JP7724315B2 - Calcium carbonate manufacturing method and calcium carbonate - Google Patents
Calcium carbonate manufacturing method and calcium carbonateInfo
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Description
本発明は、炭酸カルシウムの製造方法及び炭酸カルシウムに関する。 The present invention relates to a method for producing calcium carbonate and calcium carbonate.
海水には、ミネラル成分が豊富に含まれており、例えば、マグネシウムは、約1300ppm含まれ、カルシウムは約400ppm含まれる。これらを有効に活用するために、海水に対してドロマイトなどを反応させることで水酸化マグネシウムを製造し、マグネシウムを分離回収する方法が知られている。 Seawater is rich in minerals, for example, it contains approximately 1,300 ppm of magnesium and approximately 400 ppm of calcium. To make effective use of these minerals, a known method is to produce magnesium hydroxide by reacting seawater with dolomite or other minerals, and then separate and recover the magnesium.
上記のような方法によってマグネシウムを分離した後の海水(以下、「利用水」ともいう。)には、カルシウム成分が豊富に残留していることから、この残留したカルシウム成分を有効に利用する技術の開発が進められている。具体的には、利用水に含まれるカルシウム成分を利用して二酸化炭素を取り込むことで、カルシウム成分の工業的な応用を図るとともに、近年の地球温暖化などの問題に対し有効な手立てとされる二酸化炭素の排出量の削減に資する技術が提案されている(特許文献1)。 After magnesium has been separated using the above-mentioned methods, seawater (hereinafter referred to as "used water") still contains a large amount of calcium, and efforts are underway to develop technologies to effectively utilize this remaining calcium. Specifically, a technology has been proposed that utilizes the calcium contained in the used water to capture carbon dioxide, thereby enabling industrial applications of the calcium component and contributing to the reduction of carbon dioxide emissions, which is considered an effective measure against recent issues such as global warming (Patent Document 1).
カルシウム成分への二酸化炭素の取り込み(固定化)により得られる炭酸カルシウムの用途展開や高機能化を図るうえで、小粒径で一次粒子径のバラツキが少なく、かつ分散性の良好な炭酸カルシウムが求められる。 In order to expand the applications and improve the functionality of calcium carbonate, which is obtained by incorporating (fixing) carbon dioxide into calcium components, calcium carbonate with small particle size, little variation in primary particle size, and good dispersibility is required.
本発明は、二酸化炭素の固定化に伴って得られる炭酸カルシウムの小粒径化、一次粒子径の均質化及び高分散性を達成し得る炭酸カルシウムの製造方法及び炭酸カルシウムを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a method for producing calcium carbonate that can achieve small particle size, uniform primary particle size, and high dispersibility in the calcium carbonate obtained through the fixation of carbon dioxide, and also to provide calcium carbonate.
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、以下の構成により、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 After extensive research, the inventors discovered that the above-mentioned problems could be solved by the following configuration, leading to the completion of the present invention.
本発明は、一実施形態において、海水、海水から水酸化マグネシウムを製造した後のカルシウムを含む利用水又はこれらの混合物(以下、海水、利用水及びこれらの混合物を合わせて「海水等」ともいう。)と、アルカリ剤と、二酸化炭素を含むガスとをpH9以上11未満で接触させる工程を含む、炭酸カルシウムの製造方法に関する。 In one embodiment, the present invention relates to a method for producing calcium carbonate, which includes a step of contacting seawater, calcium-containing used water remaining after producing magnesium hydroxide from seawater, or a mixture thereof (hereinafter, seawater, used water, and mixtures thereof will also be collectively referred to as "seawater, etc."), with an alkaline agent, and a gas containing carbon dioxide at a pH of 9 or higher and lower than 11.
当該炭酸カルシウムの製造方法によれば、二酸化炭素を固定化させながら、小粒径で、一次粒子径にバラツキがなく、分散性が良好な炭酸カルシウムを製造することができる。この理由は定かではないものの、次のように推測される。前記接触工程において、アルカリ剤と二酸化炭素との接触により炭酸イオンが生成し、これと海水等中のカルシウム(カルシウムイオン)とが接触することで炭酸カルシウムの粒子が生成される。その際、pH9以上11未満という比較的穏やかなアルカリ条件で接触させることで、粒子の成長速度も緩やかになり、その結果、小粒径で粒子形状が整った炭酸カルシウムが得られると推察される。 This calcium carbonate production method makes it possible to produce calcium carbonate with small particle size, consistent primary particle size, and good dispersibility while immobilizing carbon dioxide. While the reason for this is unclear, it is presumed to be as follows: In the contacting step, carbonate ions are generated by contact between the alkaline agent and carbon dioxide, and calcium carbonate particles are produced by contacting these with calcium (calcium ions) in seawater or the like. It is presumed that the relatively mild alkaline conditions of pH 9 or higher but lower than 11 slow down the particle growth rate, resulting in calcium carbonate with small particle size and a uniform particle shape.
一実施形態において、前記海水、利用水又はこれらの混合物と、前記アルカリ剤と、前記ガスとを下記順序1)又は2)のいずれかで接触させることが好ましい。
1)前記海水、利用水又はこれらの混合物と前記アルカリ剤とを接触させた後、さらに前記ガスを接触させる。
2)前記アルカリ剤と前記ガスとを接触させた後、さらに前記海水、利用水又はこれらの混合物を接触させる。
In one embodiment, it is preferable to bring the seawater, utilized water, or a mixture thereof, the alkaline agent, and the gas into contact with each other in the following order 1) or 2).
1) After the seawater, utilized water or a mixture thereof is brought into contact with the alkaline agent, the gas is further brought into contact with the seawater, utilized water or a mixture thereof.
2) After the alkaline agent and the gas are brought into contact with each other, the seawater, utilized water, or a mixture thereof is further brought into contact with each other.
海水等、アルカリ剤及び二酸化炭素を含むガスの3成分を前記特定の順序1)又は2)のいずれかで接触させることで、炭酸イオンの生成及び炭酸カルシウムの粒子の成長を促進させることができる。 By contacting the three components of seawater, an alkaline agent, and a gas containing carbon dioxide in either of the specific sequences 1) or 2), the production of carbonate ions and the growth of calcium carbonate particles can be promoted.
一実施形態において、前記アルカリ剤は、水酸化マグネシウム又は酸化マグネシウムであることが好ましい。これにより炭酸カルシウムの小粒径化をより効率的に達成することができる。 In one embodiment, the alkaline agent is preferably magnesium hydroxide or magnesium oxide. This allows for more efficient particle size reduction of calcium carbonate.
一実施形態において、前記接触工程の温度は50℃以下であることが好ましい。これにより炭酸カルシウムをカルサイトとして製造することができ、炭酸カルシウムの用途や機能に応じた利用態様を提供することができる。 In one embodiment, the temperature in the contact step is preferably 50°C or lower. This allows calcium carbonate to be produced as calcite, providing a range of uses that are suited to the application and function of calcium carbonate.
一実施形態において、前記海水、利用水又はこれらの混合物中のカルシウムの濃度は、炭酸カルシウムの生成効率の点から、300ppm以上3000ppm以下であることが好ましい。 In one embodiment, the calcium concentration in the seawater, utilized water, or a mixture thereof is preferably 300 ppm or more and 3000 ppm or less, from the viewpoint of calcium carbonate production efficiency.
一実施形態において、前記ガスは、燃焼機関からの排ガスであってもよい。 In one embodiment, the gas may be exhaust gas from a combustion engine.
一実施形態において、前記ガス中の二酸化炭素の濃度は、炭酸カルシウムの生成効率の点から、1体積%以上20体積%以下であることが好ましい。 In one embodiment, the concentration of carbon dioxide in the gas is preferably 1% by volume or more and 20% by volume or less, from the standpoint of calcium carbonate production efficiency.
一実施形態において、前記炭酸カルシウムはカルサイトであってもよい。 In one embodiment, the calcium carbonate may be calcite.
一実施形態において、前記炭酸カルシウムのレーザー回折法による平均粒子径が5μm以下であることが好ましい。これにより、炭酸カルシウムを含む製品の物性を向上させることができ、用途展開や高機能化を図ることができる。 In one embodiment, the average particle size of the calcium carbonate measured by laser diffraction is preferably 5 μm or less. This can improve the physical properties of products containing calcium carbonate, allowing for a wider range of applications and higher functionality.
本発明は、一実施形態において、
下記式で表される一次粒子径の変動係数が5%以上30%以下であり、レーザー回折法による平均粒子径が5μm以下であり、一次粒子の形状が球状多面体又は板状を有する、炭酸カルシウムに関する。
変動係数=(σpri/dpri)×100
(式中、σpriは電子顕微鏡画像による一次粒子径の標準偏差(μm)であり、dpriは電子顕微鏡画像による一次粒子径の平均値(μm)である。)
In one embodiment, the present invention provides
The present invention relates to calcium carbonate having a coefficient of variation of primary particle size, represented by the following formula, of 5% to 30%, an average particle size measured by a laser diffraction method of 5 μm or less, and primary particles having a spherical polyhedral or plate-like shape.
Coefficient of variation=(σ pri /d pri )×100
(In the formula, σ pri is the standard deviation (μm) of the primary particle diameter in the electron microscope image, and d pri is the average value (μm) of the primary particle diameter in the electron microscope image.)
本発明は、一実施形態において、
下記式で表される単分散度が50%以上100%以下であり、レーザー回折法による平均粒子径が5μm以下であり、一次粒子の形状が球状多面体又は板状を有する、炭酸カルシウムに関する。
単分散度=(dpri/dave)×100
(式中、dpriは電子顕微鏡画像による一次粒子径の平均値(μm)であり、daveはレーザー回折法による平均粒子径(μm)である。)
In one embodiment, the present invention provides
The present invention relates to calcium carbonate having a monodispersity of 50% or more and 100% or less, an average particle size of 5 μm or less as measured by a laser diffraction method, and primary particles having a spherical polyhedral or plate-like shape.
Monodispersity=(d pri /d ave )×100
(In the formula, d pri is the average primary particle diameter (μm) measured by an electron microscope image, and d ave is the average particle diameter (μm) measured by a laser diffraction method.)
当該炭酸カルシウムは、前記のような特性を有することにより、それ自体の安定化や活性化、高機能化を図ることができ、当該炭酸カルシウムを利用する製品の用途展開を拡大することができる。当該炭酸カルシウムは、無機質成形体用として好適である。 The properties of this calcium carbonate allow it to be stabilized, activated, and highly functional, expanding the range of applications for products that use this calcium carbonate. This calcium carbonate is suitable for use in inorganic molded bodies.
本発明によると、効率良く二酸化炭素を固定化することができるとともに、小粒径で一次粒子径のバラツキが少なく、かつ分散性の良好な炭酸カルシウムの製造方法及び炭酸カルシウムを提供することができる。 The present invention provides a method for producing calcium carbonate that can efficiently immobilize carbon dioxide and has small particle size, little variation in primary particle size, and good dispersibility, as well as calcium carbonate.
本発明の一実施形態に係る炭酸カルシウムの製造方法及び炭酸カルシウムについて、以下に説明する。本発明はこれらの実施形態に限定されない。 A method for producing calcium carbonate and calcium carbonate according to one embodiment of the present invention are described below. The present invention is not limited to these embodiments.
《炭酸カルシウムの製造方法》
本実施形態に係る炭酸カルシウムの製造方法は、海水、海水から水酸化マグネシウムを製造した後のカルシウムを含む利用水又はこれらの混合物と、アルカリ剤と、二酸化炭素を含むガスとをpH9以上11未満で接触させる工程を含む。当該製造方法は、他の工程を含んでいてもよい。
<<Method for producing calcium carbonate>>
The method for producing calcium carbonate according to this embodiment includes a step of contacting seawater, calcium-containing water remaining after producing magnesium hydroxide from seawater, or a mixture thereof with an alkaline agent and a gas containing carbon dioxide at a pH of 9 or higher and lower than 11. The production method may include other steps.
<接触工程>
接触工程での3成分の接触順序は炭酸カルシウムが得られる限り特に限定されないものの、前記海水、利用水又はこれらの混合物と、前記アルカリ剤と、前記ガスとを下記順序1)又は2)のいずれかで接触させることが好ましい。
1)前記海水、利用水又はこれらの混合物と前記アルカリ剤とを接触させた後、さらに前記ガスを接触させる。
2)前記アルカリ剤と前記ガスとを接触させた後、さらに前記海水、利用水又はこれらの混合物を接触させる。
<Contact process>
The order of contacting the three components in the contacting step is not particularly limited as long as calcium carbonate is obtained. However, it is preferable to contact the seawater, utilized water, or a mixture thereof with the alkaline agent and the gas in either of the following orders 1) or 2).
1) After the seawater, utilized water or a mixture thereof is brought into contact with the alkaline agent, the gas is further brought into contact with the seawater, utilized water or a mixture thereof.
2) After the alkaline agent and the gas are brought into contact with each other, the seawater, utilized water, or a mixture thereof is further brought into contact with each other.
以下、順序1)で接触させる態様を直接法、順序2)で接触させる態様を間接法として説明する。 Hereinafter, the contacting method in step 1) will be described as the direct method, and the contacting method in step 2) will be described as the indirect method.
(直接法)
直接法では、海水等とアルカリ剤とを接触させた後、さらにガスを接触させることで、直接的に炭酸カルシウムを生成させる方法である。ここでの反応式は下記式(1)のとおりである。
Ca2++2OH-+CO2→CaCO3+H2O (1)
(direct method)
In the direct method, calcium carbonate is directly produced by contacting seawater or the like with an alkaline agent and then contacting it with a gas. The reaction formula here is as shown in formula (1) below.
Ca 2+ +2OH − +CO 2 →CaCO 3 +H 2 O (1)
海水は、例えば水酸化マグネシウムの製造工場等の近辺の海からそのまま汲み取って用いてもよく、ろ過等の処理を行ってから用いてもよい。汲み取りは、近海に限らず、海水が得られる限り任意の場所で行えばよい。 Seawater can be directly drawn from the sea near, for example, a magnesium hydroxide manufacturing plant, or it can be filtered or processed before use. Drawing seawater does not have to be from nearby waters; it can be done anywhere seawater is available.
利用水は、海水から水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)を製造した後に排出される成分である。利用水は、例えば、水酸化マグネシウム製造工場から排出される。水酸化マグネシウムの製造の際には、海水に対しドロマイト焼成後の水和物あるいは消石灰を反応させる。反応後の利用水には、海水に比してカルシウム成分が豊富に存在する。この点で、当該製造方法においては利用水を用いることが好ましい。なお、製造された水酸化マグネシウムは、例えば排煙脱硫用の中和剤等として用いられる。 Reused water is a component discharged after producing magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ) from seawater. Reused water is, for example, discharged from a magnesium hydroxide production plant. When producing magnesium hydroxide, seawater is reacted with calcined dolomite hydrate or hydrated lime. The post-reaction reusable water contains a greater amount of calcium than seawater. For this reason, it is preferable to use reusable water in this production method. The produced magnesium hydroxide is used, for example, as a neutralizing agent for flue gas desulfurization.
海水等中のカルシウムの濃度の下限は、300ppmが好ましく、350ppmがより好ましく、380ppmがさらに好ましい。前記カルシウムの濃度の上限は、3000ppmが好ましく、2800ppmがより好ましく、2600ppmがさらに好ましい。カルシウムの濃度の下限は、主に海水に由来し、カルシウムの濃度の上限は、主に利用水に由来する。海水単独でのカルシウムの濃度の下限は、前記のとおり、300ppmが好ましく、350ppmがより好ましく、380ppmがさらに好ましい。海水単独での前記カルシウムの濃度の上限は、500ppmが好ましく、480ppmがより好ましく、450ppmがさらに好ましい。利用水単独でのカルシウムの濃度の下限は、1500ppmが好ましく、1800ppmがより好ましく、2000ppmがさらに好ましい。利用水単独でのカルシウムの濃度の上限は、前記のとおり、3000ppmが好ましく、2800ppmがより好ましく、2600ppmがさらに好ましい。ただし、これに限らず、海水等にカルシウム源(例えば、塩化カルシウム、硫酸カルシウム等)を追加したり、海水等を濃縮又は希釈したりしてカルシウム濃度を調整してもよい。 The lower limit of the calcium concentration in seawater, etc. is preferably 300 ppm, more preferably 350 ppm, and even more preferably 380 ppm. The upper limit of the calcium concentration is preferably 3000 ppm, more preferably 2800 ppm, and even more preferably 2600 ppm. The lower limit of the calcium concentration is derived primarily from seawater, and the upper limit of the calcium concentration is derived primarily from the utilized water. As mentioned above, the lower limit of the calcium concentration in seawater alone is preferably 300 ppm, more preferably 350 ppm, and even more preferably 380 ppm. The upper limit of the calcium concentration in seawater alone is preferably 500 ppm, more preferably 480 ppm, and even more preferably 450 ppm. The lower limit of the calcium concentration in utilized water alone is preferably 1500 ppm, more preferably 1800 ppm, and even more preferably 2000 ppm. As mentioned above, the upper limit of the calcium concentration in the water to be used alone is preferably 3000 ppm, more preferably 2800 ppm, and even more preferably 2600 ppm. However, this is not limiting, and the calcium concentration can be adjusted by adding a calcium source (e.g., calcium chloride, calcium sulfate, etc.) to the seawater, or by concentrating or diluting the seawater, etc.
アルカリ剤としては、接触工程でのpHを所定範囲内に調整し得る限り特に限定されず、例えば、水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)、水酸化バリウム(Ba(OH)2)、水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化カリウム(KOH)等のアルカリ土類金属又はアルカリ金属の水酸化物;酸化マグネシウム(MgO)、酸化カルシウム(CaO)、酸化バリウム(BaO)、酸化ナトリウム(Na2O)、水酸化カリウム(K2O)等のアルカリ土類金属又はアルカリ金属の酸化物;中性炭酸マグネシウム(MgCO3・3H2O)、炭酸ナトリウム(NaCO3)、炭酸カリウム(NaCO3)等の炭酸塩;石灰残渣、セメントスラッジ水、生セメントプラントの洗浄廃水、残セメント、廃セメント等の工業廃材等が挙げられる。中でも、pHを所定範囲内に調整しやすいアルカリ剤の種類としては、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、中性炭酸マグネシウムが好ましく、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウムがより好ましく、水酸化マグネシウムがさらに好ましい。 The alkaline agent is not particularly limited as long as it can adjust the pH in the contact step to within a predetermined range, and examples thereof include alkaline earth metal or alkali metal hydroxides such as magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ), calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ), barium hydroxide (Ba(OH) 2 ), sodium hydroxide (NaOH), and potassium hydroxide (KOH); alkaline earth metal or alkali metal oxides such as magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), barium oxide (BaO), sodium oxide (Na 2 O), and potassium hydroxide (K 2 O); carbonates such as neutral magnesium carbonate (MgCO 3 .3H 2 O), sodium carbonate (NaCO 3 ), and potassium carbonate (NaCO 3 ); and industrial waste materials such as lime residue, cement sludge water, washing wastewater from raw cement plants, residual cement, and waste cement. Among these, magnesium hydroxide, magnesium oxide, and neutral magnesium carbonate are preferred as types of alkaline agents that can easily adjust the pH to within a predetermined range, with magnesium hydroxide and magnesium oxide being more preferred, and magnesium hydroxide being even more preferred.
アルカリ剤は、市販合成品を用いてもよく、市販天然鉱物品を用いてもよく、工業廃棄物を用いてもよい。中でも、市販天然鉱物品や工業廃棄物は原料採掘から製造完了までの二酸化炭素の排出量が極めて少ない点で好ましい。アルカリ剤としての天然鉱物品の一例として、ブルーサイト鉱石(Mg(OH)2)等の微粉砕品(10μm以下)等が挙げられる。アルカリ剤としての工業廃棄物は、水酸化マグネシウムや酸化マグネシウムの製造工程や銘柄切り替え工程等で不可避的に生じる廃棄水酸化マグネシウム、廃棄酸化マグネシウムであることが好ましい。廃棄水酸化マグネシウムは、ろ過工程でのろ布漏れ品、スラリー輸送ポンプのグランドパッキンからの漏れ品、銘柄切り替え時の洗い品等が挙げられる。廃棄酸化マグネシウムは、ロータリーキルンの焼成粉塵(集塵)品や銘柄切り替え時の洗い品等が挙げられる。これらの工業廃棄物は、従来では廃棄物として廃棄されるものの、BET比表面積が10~200m2/g、平均粒子径も10μm以下であり、反応活性が比較的高いことから、当該製造方法のアルカリ剤として有効利用することができる。アルカリ剤には、反応性や取り扱い性の点から、粉砕や破砕等の処理を行ってもよい。この処理は湿式又は乾式のいずれでもよい。 The alkaline agent may be a commercially available synthetic product, a commercially available natural mineral product, or industrial waste. Commercially available natural mineral products and industrial waste are preferred because they emit extremely little carbon dioxide from the time of raw material mining to the completion of production. An example of a natural mineral product as the alkaline agent is finely ground brucite ore (Mg(OH) 2 ) (10 μm or less). The industrial waste as the alkaline agent is preferably waste magnesium hydroxide or waste magnesium oxide, which is inevitably generated during the manufacturing process of magnesium hydroxide or magnesium oxide, the process of changing brands, or the like. Examples of waste magnesium hydroxide include leaked filter cloth during the filtration process, leaked from the gland packing of a slurry transport pump, and washed products during brand change. Examples of waste magnesium oxide include rotary kiln firing dust (collected dust) and washed products during brand change. Although these industrial wastes have conventionally been discarded as waste, they have a BET specific surface area of 10 to 200 m 2 /g, an average particle size of 10 μm or less, and relatively high reactivity, so they can be effectively used as the alkaline agent in the production method. The alkaline agent may be subjected to treatment such as pulverization or crushing in terms of reactivity and handleability. This treatment may be either wet or dry.
直接法では、まず海水等とアルカリ剤とを接触させる。接触は、海水等にアルカリ剤を直接投入して行ってもよく、アルカリ剤を予め水等の溶媒に分散させてスラリー状にしておき、これを海水等に投入して行ってもよい。投入は一度に行ってもよく、多段階で行ってもよい。アルカリ剤が酸化物である場合、反応性の点から、水等に溶解ないし分散して水和させ、スラリー状にしてから投入することが好ましい。スラリー中のアルカリ剤の濃度は特に限定されず、10g/L以上500g/L以下の範囲が挙げられる。 In the direct method, seawater or the like is first brought into contact with an alkaline agent. This contact can be carried out by directly adding the alkaline agent to the seawater or the like, or by first dispersing the alkaline agent in a solvent such as water to form a slurry, which is then added to the seawater or the like. The addition can be carried out all at once or in multiple stages. If the alkaline agent is an oxide, from the standpoint of reactivity, it is preferable to dissolve or disperse it in water or the like to hydrate it and form a slurry before adding it. The concentration of the alkaline agent in the slurry is not particularly limited, and can be in the range of 10 g/L or more and 500 g/L or less.
アルカリ剤の投入量は、上記反応式(1)に従い、海水等中のカルシウムイオン量との反応に必要な水酸化物イオン量が得られ、かつ接触工程のpHが所定範囲となるように設定すれば特に限定されない。例えば、アルカリ剤が水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)である場合、アルカリ剤中のMgの海水等中のCa2+に対するモル比(Mg/Ca2+)は、1.0以下が好ましく、0.9以上1.0以下がより好ましく、0.95以上1.0以下がさらに好ましい。前記モル比は1.0、すなわち等モル量であることが特に好ましい。モル比を前記範囲とすることで、アルカリ剤中のMgの反応物の共沈を抑制し、純度の高い炭酸カルシウムを製造することができる。Ca2+濃度が2500ppmである利用水10Lに対する水酸化マグネシウムの投入量としては、32.7g以上36.4g以下が好ましく、34.5g以上36.4g以下がより好ましい。また、アルカリ剤が酸化マグネシウム(MgO)である場合、アルカリ剤中のMgの海水等中のCa2+に対するモル比(Mg/Ca2+)は、水酸化マグネシウムの場合と同じ範囲を好適に採用することができる。Ca2+濃度が400ppmである海水10Lに対する酸化マグネシウムの投入量としては、3.6g以上4.0g以下が好ましく、3.8g以上4.0g以下がより好ましい。アルカリ剤が水酸化マグネシウム及び酸化マグネシウム以外の場合であっても、同様の考えに基づき投入量を設定すればよい。 The amount of alkaline agent added is not particularly limited, as long as it is set so that the amount of hydroxide ions necessary for reaction with the amount of calcium ions in seawater or the like is obtained according to the above reaction formula (1) and the pH of the contact step is within a predetermined range. For example, when the alkaline agent is magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ), the molar ratio of Mg in the alkaline agent to Ca 2+ in seawater or the like (Mg/Ca 2+ ) is preferably 1.0 or less, more preferably 0.9 to 1.0, and even more preferably 0.95 to 1.0. It is particularly preferable that the molar ratio is 1.0, i.e., an equimolar amount. By setting the molar ratio within the above range, coprecipitation of the reaction product of Mg in the alkaline agent can be suppressed, allowing high-purity calcium carbonate to be produced. The amount of magnesium hydroxide added per 10 L of water to be used with a Ca 2+ concentration of 2500 ppm is preferably 32.7 g to 36.4 g, more preferably 34.5 g to 36.4 g. Furthermore, when the alkaline agent is magnesium oxide (MgO), the molar ratio (Mg/Ca 2+ ) of Mg in the alkaline agent to Ca 2+ in the seawater or the like can suitably be set in the same range as for magnesium hydroxide. The amount of magnesium oxide to be added per 10 L of seawater with a Ca 2+ concentration of 400 ppm is preferably 3.6 g to 4.0 g, and more preferably 3.8 g to 4.0 g. Even when the alkaline agent is other than magnesium hydroxide or magnesium oxide, the amount to be added can be set based on the same considerations.
当該製造方法においては、海水等とアルカリ剤とを接触させた際にpH9以上11未満となる。pHの下限は、9.2が好ましく、9.4がより好ましく、9.6がさらに好ましく、9.8が特に好ましい。pHの上限は、10.9が好ましく、10.8がより好ましく、10.6がさらに好ましく、10.4がなおさらに好ましく、10.2が特に好ましい。 In this production method, when seawater or the like is brought into contact with an alkaline agent, the pH becomes equal to or greater than 9 and less than 11. The lower limit of the pH is preferably 9.2, more preferably 9.4, even more preferably 9.6, and particularly preferably 9.8. The upper limit of the pH is preferably 10.9, more preferably 10.8, even more preferably 10.6, even more preferably 10.4, and particularly preferably 10.2.
海水等とアルカリ剤とを接触させた際の温度は特に限定されず、汲み取った海水の温度のままでもよく、しばらく静置した常温でもよく、加温してもよい。前記温度は50℃以下が好ましく、0℃以上30℃以下の範囲が好ましい。前記温度を50℃以下とすることで、炭酸カルシウムを小粒径で分散性の良好なカルサイトとして製造することができる。反応性や効率性の点から常温前後が好ましく、10℃以上30℃以下がより好ましく、15℃以上28℃以下がさらに好ましい。 The temperature at which seawater or the like is brought into contact with the alkaline agent is not particularly limited; it may be at the temperature of the seawater as drawn, left to stand for a while at room temperature, or heated. The temperature is preferably 50°C or lower, and more preferably in the range of 0°C to 30°C. By keeping the temperature at 50°C or lower, calcium carbonate can be produced as calcite with small particle size and good dispersibility. From the standpoints of reactivity and efficiency, a temperature around room temperature is preferred, with a temperature of 10°C to 30°C being more preferred, and a temperature of 15°C to 28°C being even more preferred.
直接法で接触させるガスとしては、二酸化炭素を含む限り特に限定されない。ガスとして、例えば、ボイラー、火力発電所(石油、石炭、液化天然ガス(LNG)などの化石燃料、あるいはバイオマス等の燃焼熱を利用する発電所)、高炉等の燃焼機関からの排ガス、乾燥機からの排ガス等を好適に用いることができる。二酸化炭素の濃度が高く、接触工程での炭酸カルシウムの生成効率が良好である点から、ガスとしては燃焼機関からの排ガスが好ましい。ガス中の二酸化炭素の濃度の下限は、1体積%が好ましく、2体積%が好ましく、5体積%がさらに好ましく、8体積%が特に好ましい。前記濃度の上限は高いほど好ましいものの、30体積%であってもよく、20体積%であってもよく、15体積%であってもく、12体積%であってもよい。当該製造方法によれば、二酸化炭素の固定化による排出量の削減のみならず、炭酸カルシウムの製造という工業的利用を促進することができる。 The gas to be contacted in the direct method is not particularly limited as long as it contains carbon dioxide. Suitable gases include exhaust gas from combustion engines such as boilers and thermal power plants (power plants that use heat from the combustion of fossil fuels such as petroleum, coal, and liquefied natural gas (LNG) or biomass), blast furnaces, and dryers. Exhaust gas from combustion engines is preferred because it has a high carbon dioxide concentration and provides good calcium carbonate production efficiency in the contact step. The lower limit of the carbon dioxide concentration in the gas is preferably 1% by volume, more preferably 2% by volume, more preferably 5% by volume, and particularly preferably 8% by volume. While a higher upper limit is preferable, it may be 30% by volume, 20% by volume, 15% by volume, or 12% by volume. This production method not only reduces emissions by immobilizing carbon dioxide, but also promotes industrial use in the production of calcium carbonate.
直接法でのガスの接触は、アルカリ剤と接触させた海水等に吹き込む(バブリングする)ことで行うことができる。ガスの流速及び吹き込み時間は、二酸化炭素の濃度や反応効率、反応式(1)の炭酸化反応の進行度を考慮して適宜設定することができる。例えば、海水等10Lに対し、ガスの流速としては、0.5L/min以上30.0L/min以下が好ましく、2.0L/min以上25.0L/min以下がより好ましく、3.0L/min以上20.0L/min以下がさらに好ましい。海水中のCa2+が炭酸カルシウムとして完全析出するまでの必要とする理論的なモル数以上のCO2を導入すればよく、ガスの最低吹き込み時間は、海水等のCa2+濃度と使用量および排ガス中のCO2濃度で決定される。例えば、Ca2+濃度が2500ppmである利用水10Lに対して排ガス中濃度が10体積%のCO2を5.0L/minで吹き込む場合、0.5時間以上の吹き込み時間が必要とされる。さらに、1.0時間以上8.0時間以下がより好ましく、2.0時間以上6.0時間以下がさらに好ましい。 In the direct method, gas contact can be carried out by blowing (bubbling) the gas into seawater or the like that has been in contact with an alkaline agent. The gas flow rate and blowing time can be appropriately set taking into account the carbon dioxide concentration, reaction efficiency, and the progress of the carbonation reaction of reaction formula (1). For example, for 10 L of seawater or the like, the gas flow rate is preferably 0.5 L/min to 30.0 L/min, more preferably 2.0 L/min to 25.0 L/min, and even more preferably 3.0 L/min to 20.0 L/min. It is sufficient to introduce CO2 in an amount greater than the theoretical number of moles required until the Ca2 + in the seawater is completely precipitated as calcium carbonate, and the minimum gas blowing time is determined by the Ca2 + concentration and amount used in the seawater or the like and the CO2 concentration in the exhaust gas. For example, when CO2 having a concentration of 10% by volume in the exhaust gas is injected at 5.0 L/min into 10 L of water containing 2500 ppm Ca2 + , an injection time of 0.5 hours or more is required, preferably 1.0 to 8.0 hours, and more preferably 2.0 to 6.0 hours.
以上の接触工程を経ることで、小粒径で一次粒子径のバラツキが少なく、かつ分散性の良好な炭酸カルシウムを製造することができる。得られた炭酸カルシウムには、ろ過、洗浄、乾燥、粉砕、分級等を行ってもよい。 By going through the above contacting process, calcium carbonate with small particle size, little variation in primary particle size, and good dispersibility can be produced. The resulting calcium carbonate may be filtered, washed, dried, crushed, classified, etc.
(間接法)
間接法では、アルカリ剤とガスとを接触させることで、一旦、アルカリ剤の炭酸塩(炭酸イオン)を生成させた後、さらに海水等を接触させることで、間接的に炭酸カルシウムを生成させる方法である。ここでの反応式は下記式(2-1)及び(2-2)のとおりである。
2OH-+CO2→CO3
2-+H2O (2-1)
Ca2++CO3
2-→CaCO3 (2-2)
(indirect method)
In the indirect method, an alkaline agent is brought into contact with a gas to first generate a carbonate salt (carbonate ion) of the alkaline agent, and then the resulting product is brought into contact with seawater or the like to indirectly generate calcium carbonate. The reaction formulas used here are shown in the following formulas (2-1) and (2-2).
2OH - +CO 2 →CO 3 2- +H 2 O (2-1)
Ca 2+ +CO 3 2- →CaCO 3 (2-2)
間接法では、アルカリ剤とガス(二酸化炭素)とを接触させて炭酸塩(炭酸イオン)を生成し、それと海水等のカルシウム(カルシウムイオン)とを接触させて塩交換を行うことで炭酸カルシウムを製造する。以下、間接法について直接法と異なる部分を説明する。 In the indirect method, an alkaline agent is brought into contact with a gas (carbon dioxide) to produce carbonate (carbonate ions), which is then brought into contact with calcium (calcium ions) from seawater or other sources to carry out salt exchange, producing calcium carbonate. Below, we will explain how the indirect method differs from the direct method.
アルカリ剤とガスとの接触(反応式(2-1))は、アルカリ剤を水等の溶媒に溶解又は分散させてスラリー又は溶液(以下、合わせて「スラリー等」ともいう。)にしておき、このスラリー等にガスを吹き込む(バブリング)することで行うことができる。スラリー等中のアルカリ剤の濃度は特に限定されず、10g/L以上100g/L以下の範囲から適宜設定することができる。 The contact between the alkaline agent and the gas (reaction formula (2-1)) can be achieved by dissolving or dispersing the alkaline agent in a solvent such as water to form a slurry or solution (hereinafter collectively referred to as "slurry, etc."), and then blowing (bubbling) the gas into the slurry, etc. The concentration of the alkaline agent in the slurry, etc. is not particularly limited and can be set appropriately in the range of 10 g/L or more and 100 g/L or less.
ガスの流速及び吹き込み時間は、二酸化炭素の濃度や反応効率、反応式(2-1)の炭酸塩(炭酸イオン)生成反応の進行度を考慮して適宜設定することができる。例えば、スラリー等10Lに対し、ガスの流速としては、1.0L/min以上30.0L/min以下が好ましく、2.0L/min以上25.0L/min以下がより好ましく、3.0L/min以上20.0L/min以下がさらに好ましい。吹き込み時間は、0.5時間以上8.0時間以下が好ましく、1.0時間以上6.0時間以下がより好ましく、2.0時間以上4.0時間以下がさらに好ましい。 The gas flow rate and injection time can be set appropriately taking into account the carbon dioxide concentration, reaction efficiency, and the progress of the carbonate (carbonate ion) production reaction of reaction formula (2-1). For example, for 10 L of slurry, the gas flow rate is preferably 1.0 L/min to 30.0 L/min, more preferably 2.0 L/min to 25.0 L/min, and even more preferably 3.0 L/min to 20.0 L/min. The injection time is preferably 0.5 hours to 8.0 hours, more preferably 1.0 hours to 6.0 hours, and even more preferably 2.0 hours to 4.0 hours.
例えば、アルカリ剤が水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)である場合、反応式(2-1)の反応を経て炭酸塩として中性炭酸マグネシウム(MgCO3・3H2O)のスラリーが得られる。得られた中性炭酸マグネシウムのスラリーをそのまま反応式(2-2)の反応に供してもよいものの、反応活性を向上させるために湿式粉砕処理等の小径化処理を行ってから、反応式(2-2)の反応に供することが好ましい。湿式粉砕処理は、ボールミル等の従来公知の方法により行うことができる。小径化処理は反応式(2-1)を経て得られる炭酸塩の形状やサイズ等に応じて適宜行えばよい。 For example, when the alkaline agent is magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ), a slurry of neutral magnesium carbonate (MgCO 3 .3H 2 O) is obtained as a carbonate via the reaction of reaction formula (2-1). The obtained slurry of neutral magnesium carbonate may be subjected to the reaction of reaction formula (2-2) as is, but it is preferable to subject the slurry to a particle size reduction treatment such as wet grinding in order to improve the reaction activity before subjecting the slurry to the reaction of reaction formula (2-2). The wet grinding treatment can be carried out by a conventionally known method such as a ball mill. The particle size reduction treatment may be carried out appropriately depending on the shape, size, etc. of the carbonate obtained via reaction formula (2-1).
次いで、炭酸塩と海水等とを接触させる(反応式(2-2))。接触は、海水等に炭酸塩のスラリー等を投入して行ってもよく、スラリー等に海水等を投入して行ってもよい。炭酸塩の投入量は、上記反応式(2-2)に従い、海水等中のカルシウムイオン量との反応に必要な炭酸イオン量が得られ、かつ投入後のpHが所定範囲となるように設定すれば特に限定されない。例えば、炭酸塩が中性炭酸マグネシウムである場合、炭酸塩中Mgの海水等中Ca2+に対するモル比(Mg/Ca2+)は、1.0以下が好ましく、0.9以上1.0以下がより好ましく、0.95以上1.0以下がさらに好ましい。前記モル比は1.0、すなわち等モル量であることが特に好ましい。モル比を前記範囲とすることで、炭酸塩中Mgの反応物共沈を抑制し、純度の高い炭酸カルシウムを製造することができる。Ca2+濃度が2500ppmである利用水10Lに対する中性炭酸マグネシウムの投入量としては、77.6g以上86.2g以下が好ましく、81.9g以上86.2g以下がより好ましい。 Next, the carbonate is contacted with seawater or the like (reaction formula (2-2)). The contact may be carried out by adding a slurry of the carbonate to seawater or the like, or by adding seawater to the slurry. The amount of carbonate added is not particularly limited, as long as it is set so that the amount of carbonate ions necessary for the reaction with the amount of calcium ions in seawater or the like is obtained according to reaction formula (2-2) above, and the pH after addition is within a predetermined range. For example, when the carbonate is neutral magnesium carbonate, the molar ratio of Mg in the carbonate to Ca 2+ in seawater or the like (Mg/Ca 2+ ) is preferably 1.0 or less, more preferably 0.9 or more and 1.0 or less, and even more preferably 0.95 or more and 1.0 or less. It is particularly preferable that the molar ratio is 1.0, i.e., an equimolar amount. By setting the molar ratio within the above range, coprecipitation of the reaction product of Mg in the carbonate can be suppressed, and high-purity calcium carbonate can be produced. The amount of neutral magnesium carbonate to be added to 10 L of utilized water having a Ca 2+ concentration of 2500 ppm is preferably 77.6 g or more and 86.2 g or less, and more preferably 81.9 g or more and 86.2 g or less.
炭酸塩と海水等との接触の際のpHは、接触直後においてpH9以上11未満となることが好ましい。pHの下限は、9.1が好ましく、9.2がより好ましい。pHの上限は、10.0が好ましく、9.8がより好ましく、9.6がさらに好ましく、9.4が特に好ましい。 When the carbonate comes into contact with seawater or the like, the pH immediately after contact is preferably at least 9 and less than 11. The lower limit of the pH is preferably 9.1, and more preferably 9.2. The upper limit of the pH is preferably 10.0, more preferably 9.8, even more preferably 9.6, and particularly preferably 9.4.
炭酸塩と海水等との接触による塩交換反応は比較的速やかに進行する。反応時間は、前記塩交換反応が十分進行する程度に設定すればよく、0.1時間以上に設定でき、0.5時間以上8.0時間以下が好ましく、1.0時間以上6.0時間以下がより好ましい。 The salt exchange reaction caused by contact between carbonate and seawater, etc., proceeds relatively quickly. The reaction time should be set long enough to allow the salt exchange reaction to proceed sufficiently, and can be set to 0.1 hours or more, preferably 0.5 hours to 8.0 hours, and more preferably 1.0 hours to 6.0 hours.
《炭酸カルシウム》
以下、炭酸カルシウムの各側面について説明する。以下のような特徴を有する炭酸カルシウムは、前記炭酸カルシウムの製造方法により効率良く製造することができる。なお、以下に示される電子顕微鏡画像による一次粒子径の標準偏差、電子顕微鏡画像による一次粒子径の平均値、レーザー回折法による平均粒子径及び一次粒子の形状の測定又は評価方法は、実施例の記載による。
Calcium carbonate
Each aspect of calcium carbonate will be described below. Calcium carbonate having the following characteristics can be efficiently produced by the above-described method for producing calcium carbonate. The methods for measuring or evaluating the standard deviation of primary particle diameters in electron microscope images, the average value of primary particle diameters in electron microscope images, and the average particle diameter and shape of primary particles by laser diffraction method shown below are as described in the Examples.
(第一態様)
当該炭酸カルシウムについて、下記式で表される一次粒子径の変動係数が5%以上30%以下であり、レーザー回折法による平均粒子径が5μm以下であり、一次粒子の形状が球状多面体又は板状を有する。
変動係数=(σpri/dpri)×100
(式中、σpriは電子顕微鏡画像による一次粒子径の標準偏差(μm)であり、dpriは電子顕微鏡画像による一次粒子径の平均値(μm)である。)
(First Aspect)
The calcium carbonate has a coefficient of variation of primary particle size, represented by the following formula, of 5% or more and 30% or less, an average particle size measured by a laser diffraction method of 5 μm or less, and the primary particles have a spherical polyhedral or plate-like shape.
Coefficient of variation=(σ pri /d pri )×100
(In the formula, σ pri is the standard deviation (μm) of the primary particle diameter in the electron microscope image, and d pri is the average value (μm) of the primary particle diameter in the electron microscope image.)
前記変動係数の下限は、6%が好ましく、7%がより好ましく、8%がさらに好ましい。前記変動係数の上限は、28%が好ましく、26%がより好ましく、25%がさらに好ましい。 The lower limit of the coefficient of variation is preferably 6%, more preferably 7%, and even more preferably 8%. The upper limit of the coefficient of variation is preferably 28%, more preferably 26%, and even more preferably 25%.
前記電子顕微鏡画像による一次粒子径の標準偏差の下限は、0.10μmが好ましく、0.12μmがより好ましく、0.14μmがさらに好ましい。前記一次粒子径の標準偏差の上限は、0.95μmが好ましく、0.90μmがより好ましく、0.85μmがさらに好ましい。 The lower limit of the standard deviation of the primary particle diameter in the electron microscope image is preferably 0.10 μm, more preferably 0.12 μm, and even more preferably 0.14 μm. The upper limit of the standard deviation of the primary particle diameter is preferably 0.95 μm, more preferably 0.90 μm, and even more preferably 0.85 μm.
前記電子顕微鏡画像による一次粒子径の平均値の下限は、0.1μmが好ましく、0.5μmがより好ましく、0.8μmがさらに好ましい。前記一次粒子径の平均値の上限は、5.0μmが好ましく、4.5μmがより好ましく、4.0μmがさらに好ましい。 The lower limit of the average primary particle diameter measured by the electron microscope image is preferably 0.1 μm, more preferably 0.5 μm, and even more preferably 0.8 μm. The upper limit of the average primary particle diameter is preferably 5.0 μm, more preferably 4.5 μm, and even more preferably 4.0 μm.
前記レーザー回折法による平均粒子径の下限は、0.5μmが好ましく、1.0μmがより好ましく、1.5μmがさらに好ましい。前記レーザー回折法による平均粒子径の上限は、4.8μmが好ましく、4.6μmがより好ましく、4.0μmがさらに好ましい。 The lower limit of the average particle size measured by the laser diffraction method is preferably 0.5 μm, more preferably 1.0 μm, and even more preferably 1.5 μm. The upper limit of the average particle size measured by the laser diffraction method is preferably 4.8 μm, more preferably 4.6 μm, and even more preferably 4.0 μm.
前記一次粒子の形状は球状多面体又は板状である。球状多面体とは、全体としては球状であるものの、表面が球面ではなく、多角形平面が組み合わされて形成されたような形状をいう。 The primary particles are spherical polyhedrons or plates. A spherical polyhedron is a particle that is spherical overall, but whose surface is not spherical, but is formed by a combination of polygonal planes.
(第二態様)
当該炭酸カルシウムについて、下記式で表される単分散度が50%以上100%以下であり、レーザー回折法による平均粒子径が5μm以下であり、一次粒子の形状が球状多面体又は板状を有する。
単分散度=(dpri/dave)×100
(式中、dpriは電子顕微鏡画像による一次粒子径の平均値(μm)であり、daveはレーザー回折法による平均粒子径(μm)である。)
(Second Aspect)
The calcium carbonate has a monodispersity of 50% or more and 100% or less, as determined by the following formula, an average particle size of 5 μm or less as measured by a laser diffraction method, and primary particles having a spherical polyhedral or plate-like shape.
Monodispersity=(d pri /d ave )×100
(In the formula, d pri is the average primary particle diameter (μm) measured by an electron microscope image, and d ave is the average particle diameter (μm) measured by a laser diffraction method.)
前記単分散度の下限は、55%が好ましく、60%がより好ましい。前記単分散度の上限は、100%が好ましく、98%がより好ましい。 The lower limit of the monodispersity is preferably 55%, more preferably 60%. The upper limit of the monodispersity is preferably 100%, more preferably 98%.
第二態様について、電子顕微鏡画像による一次粒子径の平均値、レーザー回折法による平均粒子径及び一次粒子の形状は、第一態様についての値や形状を好適に採用することができる。 For the second aspect, the average primary particle size measured by electron microscope images, the average particle size measured by laser diffraction, and the shape of the primary particles can suitably be the same as those for the first aspect.
(第一態様及び第二態様の共通事項)
前記炭酸カルシウムの結晶構造としてはカルサイト、アラゴナイトが挙げられるものの、カルサイトであることが好ましい。
(Common matters between the first and second aspects)
Examples of the crystal structure of calcium carbonate include calcite and aragonite, with calcite being preferred.
炭酸カルシウムのBET比表面積は2m2/g以上20m2/g以下が好ましく、3m2/g以上18m2/g以下がより好ましく、4m2/g以上15m2/g以下がさらに好ましい。 The BET specific surface area of calcium carbonate is preferably 2 m 2 /g or more and 20 m 2 /g or less, more preferably 3 m 2 /g or more and 18 m 2 /g or less, and even more preferably 4 m 2 /g or more and 15 m 2 /g or less.
前記炭酸カルシウムについてのP漏斗流下時間は、7秒以上10秒以下であることが好ましく、7.5秒以上9.8秒以下であることがより好ましく、8秒以上9.5秒以下であることがさらに好ましい。当該炭酸カルシウムは分散性に優れていることから、特にコンクリート用途において優れた流動性を発揮することができる。 The P funnel flow time for the calcium carbonate is preferably 7 to 10 seconds, more preferably 7.5 to 9.8 seconds, and even more preferably 8 to 9.5 seconds. Because this calcium carbonate has excellent dispersibility, it exhibits excellent fluidity, particularly in concrete applications.
炭酸カルシウムの用途は特に限定されず、樹脂用フィラー、無機質成形体用配合剤(コンクリート建造物用(セメント用)骨材、建材用配合剤)、シーリング材用増粘剤等が挙げられる。炭酸カルシウムを配合することで、これらの製品の用途展開や高機能化を図ることができる。 The uses of calcium carbonate are not particularly limited, but include fillers for resins, compounding agents for inorganic molded bodies (aggregates for concrete structures (cement) and compounding agents for building materials), thickeners for sealants, etc. Adding calcium carbonate to these products can expand their applications and improve their functionality.
前記樹脂として、特に制限されないものの、熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。前記熱可塑性樹脂として、特に制限されないものの、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、エチレン/(メタ)アクリル酸エステル共重合体、アクリル酸メチル・メタクリル酸メチルコポリマー等の(メタ)アクリル酸エステル類の単独重合体又は共重合体等のアクリル樹脂;高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、EVA(エチレンビニルアセテート樹脂)、EEA(エチレンエチルアクリレート樹脂)、EMA(エチレンアクリル酸メチル共重合樹脂)、EAA(エチレンアクリル酸共重合樹脂)、超高分子量ポリエチレン等のポリエチレン樹脂(PE);ポリプロピレンホモポリマー、エチレンプロピレン共重合体等のポリプロピレン樹脂(PP);ABS樹脂(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレンコポリマー);ポリスチレン樹脂;ポリカーボネート樹脂;ポリフェニレン樹脂;ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT),ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル樹脂;ナイロン6、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン46等の各種ナイロンを含むポリアミド樹脂が挙げられる。これら樹脂は単独でも、2種以上を混合して用いてもよい。 Although not particularly limited, it is preferable to use a thermoplastic resin as the resin. Examples of the thermoplastic resin include, but are not limited to, acrylic resins such as homopolymers or copolymers of (meth)acrylic acid esters, such as polymethyl methacrylate (PMMA), ethylene/(meth)acrylic acid ester copolymers, and methyl acrylate/methyl methacrylate copolymers; high-density polyethylene, low-density polyethylene, linear low-density polyethylene, very-low-density polyethylene, EVA (ethylene vinyl acetate resin), EEA (ethylene ethyl acrylate resin), EMA (ethylene methyl acrylate copolymer resin), EAA (ethylene acrylic acid copolymer resin), and ultra-high molecular weight polyethylene. Examples of suitable resins include polyethylene resins (PE) such as polyethylene homopolymer and ethylene-propylene copolymer; polypropylene resins (PP) such as polypropylene homopolymer and ethylene-propylene copolymer; ABS resin (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer); polystyrene resin; polycarbonate resin; polyphenylene resin; polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), and polyethylene naphthalate (PEN); and polyamide resins including various nylons such as nylon 6, nylon 66, nylon 610, nylon 612, nylon 11, nylon 12, and nylon 46. These resins may be used alone or in combination of two or more.
(コンクリート建造物用(セメント用)骨材)
コンクリート建造物は、水硬性組成物の硬化体で構成されている。水硬性組成物は、炭酸カルシウムに加えて、高炉スラグ、膨張材、消石灰、生石灰、フライアッシュおよびポルトランドセメントのうちの少なくとも1種類とを含む粉体からなる。炭酸カルシウムとしては、前述の炭酸カルシウムを好適に採用することができる。
(Aggregate for concrete structures (cement))
The concrete structure is composed of a hardened hydraulic composition. The hydraulic composition is made of a powder containing calcium carbonate and at least one of blast furnace slag, expansive agent, slaked lime, quicklime, fly ash, and Portland cement. The calcium carbonate described above can be suitably used as the calcium carbonate.
上記水硬性組成物に加えて、砂や砂利等の骨材、コンクリート用化学混和剤等の薬剤、金属や高分子材料による繊維材料などを配合して水硬性組成物混合材料としてもよい。 In addition to the above hydraulic composition, aggregates such as sand and gravel, chemical admixtures for concrete, and fiber materials made from metals or polymeric materials may also be added to form a hydraulic composition mixture.
水硬性組成物の硬化体は、上記水硬性組成物に水を混練して得たペーストを硬化させたものである。また、水硬性組成物混合材料の硬化体は、上記水硬性組成物混合材料に水を混練して得た混練物(フレッシュモルタルやフレッシュコンクリートに相当)を硬化させたものであり、モルタルやコンクリートに相当するものである。 A hardened hydraulic composition is obtained by hardening a paste obtained by kneading the hydraulic composition with water. A hardened hydraulic composition mixture is obtained by hardening a mixture (equivalent to fresh mortar or fresh concrete) obtained by kneading the hydraulic composition mixture with water, and is equivalent to mortar or concrete.
炭酸カルシウムの前記粉体中の割合(セメントに対する炭酸カルシウムの割合)は、1質量%~60質量%の範囲内、好ましくは3質量%~50質量%、さらに好ましくは5質量%~40質量%の範囲内である。 The proportion of calcium carbonate in the powder (the ratio of calcium carbonate to cement) is within the range of 1% to 60% by mass, preferably 3% to 50% by mass, and more preferably 5% to 40% by mass.
高炉スラグには、JIS(日本工業規格)R5211「高炉セメント」で使用される高炉スラグ微粉末またはJIS A6206「コンクリート用高炉スラグ」に適合する高炉スラグ微粉末を使用するのが望ましい。また、高炉スラグは、比表面積が2000~10000cm2/gのもの、好ましくは3500~7000cm2/gのものを使用するのが望ましい。 It is desirable to use ground granulated blast furnace slag used in JIS (Japanese Industrial Standards) R5211 "Blast furnace cement" or ground granulated blast furnace slag conforming to JIS A6206 "Blast furnace slag for concrete." It is also desirable to use blast furnace slag with a specific surface area of 2000 to 10000 cm 2 /g, preferably 3500 to 7000 cm 2 /g.
膨張材には、例えば、JIS A6202「コンクリート用膨張材」に規定される膨張材を使用すればよい。膨張材は、水硬性組成物全体に対して2~9質量%割合で添加するのが望ましい。 For example, the expansive additive specified in JIS A6202 "Expansive additives for concrete" can be used. It is desirable to add the expansive additive in an amount of 2 to 9% by mass based on the total hydraulic composition.
消石灰には、例えば、JIS R9001「工業用石灰」に規定されるものを使用すればよい。また、生石灰は水と接触すると消石灰になるため、例えば、JIS R9001「工業用石灰」に規定される生石灰を消石灰の代わりに使用することができる。なお、この場合には、生石灰が消石灰に変化する際に必要な水の量を補正しておくとよい。
フライアッシュには、例えばJIS A6201「コンクリート用フライアッシュ」に適合するものを使用すればよい。
For example, slaked lime specified in JIS R9001 "Industrial Lime" may be used. Furthermore, quicklime becomes slaked lime when it comes into contact with water, so quicklime specified in JIS R9001 "Industrial Lime" may be used instead of slaked lime. In this case, it is advisable to correct the amount of water required to convert quicklime into slaked lime.
The fly ash used may be one that conforms to JIS A6201 "fly ash for concrete," for example.
ポルトランドセメントには、普通ポルトランドセメントを使用するが、ポルトランドセメントには、この他、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント等、JIS R5210「ポルトランドセメント」において規定されるもの、およびJIS R5214「エコセメント」も使用可能である。 Ordinary Portland cement is used as Portland cement, but other types of Portland cement, such as high-early-strength Portland cement, ultra-high-early-strength Portland cement, moderate-heat Portland cement, low-heat Portland cement, and sulfate-resistant Portland cement, as specified in JIS R5210 "Portland cement," and JIS R5214 "Ecocement" can also be used.
水硬性組成物中にポルトランドセメントを含む場合には、炭酸カルシウム以外の粉体中のポルトランドセメントの割合を70質量%以下とし、30質量%以下とすることが好ましい。 If the hydraulic composition contains Portland cement, the proportion of Portland cement in the powder other than calcium carbonate should be 70% by mass or less, and preferably 30% by mass or less.
また、ポルトランドセメントと、高炉スラグまたはフライアッシュを用いる場合には、当該成分を予め混合してある、例えばJIS R5211「高炉セメント」、または、例えばJIS R5213「フライアッシュセメント」をそれぞれ単独で、あるいは混合して用いてもよい。 Furthermore, when using Portland cement and blast furnace slag or fly ash, the components may be pre-mixed, such as JIS R5211 "Blast Furnace Cement" or JIS R5213 "Fly Ash Cement," and these may be used alone or in combination.
前記特徴を有する炭酸カルシウムを用いているので、水硬性組成物や水硬性組成物混合材料は良好な流動性を示すとともに、そのコンクリート硬化体は優れた圧縮強度を発揮することができる。 By using calcium carbonate with the above characteristics, the hydraulic composition and hydraulic composition mixture exhibit good fluidity, and the resulting hardened concrete can exhibit excellent compressive strength.
前記コンクリート建造物の密度は、0.7g/cm3以上2.0g/cm3以下であることが好ましく、0.8g/cm3以上1.8g/cm3以下であることがより好ましく、0.9g/cm3以上1.6g/cm3以下であることがさらに好ましい。 The density of the concrete structure is preferably 0.7 g/cm 3 or more and 2.0 g/cm 3 or less, more preferably 0.8 g/cm 3 or more and 1.8 g/cm 3 or less, and even more preferably 0.9 g/cm 3 or more and 1.6 g/cm 3 or less.
(建材用配合剤)
建材としては、建材用成形板が好ましい。成形板は、好ましくは、水硬性材料、珪酸質材料、補強繊維材料、炭酸カルシウムを含む。
(Building material compounding agent)
The building material is preferably a molded board for building materials. The molded board preferably contains a hydraulic material, a siliceous material, a reinforcing fiber material, and calcium carbonate.
(水硬性材料)
水硬性材料としては、セメント質材料、石膏、石灰、スラグ等が挙げられる。セメント質材料としては、一般的に使用されるセメント、例えば、普通ポルトランドセメント、早強セメント、中庸熱セメント、フライアッシュセメント、高炉スラグセメント及びアルミナセメントが挙げられる。石膏としては、無水石膏、半水石膏、二水石膏等が挙げられる。スラグとしては、高炉スラグ、転炉スラグ等が挙げられる。これらの水硬性材料は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
(hydraulic material)
Examples of hydraulic materials include cementitious materials, gypsum, lime, slag, etc. Examples of cementitious materials include commonly used cements, such as ordinary Portland cement, high-early-strength cement, moderate-heat cement, fly ash cement, blast furnace slag cement, and alumina cement. Examples of gypsum include anhydrous gypsum, hemihydrate gypsum, and dihydrate gypsum. Examples of slag include blast furnace slag and converter slag. These hydraulic materials can be used alone or in combination of two or more.
水硬性材料の含有量は、成形板を構成する材料の全量を基準として、5質量%以上45質量%以下が好ましく、8質量%以上42質量%以下がより好ましく、10質量%以上40質量%以下がさらに好ましい。水硬性材料の含有量を前記範囲内とすることで、成形板の曲げ強度や剥離強さ等の物性を向上させることができるとともに、成形板の高嵩比重化を抑制して施工時の作業性等を高めることができる。 The content of hydraulic material is preferably 5% by mass or more and 45% by mass or less, more preferably 8% by mass or more and 42% by mass or less, and even more preferably 10% by mass or more and 40% by mass or less, based on the total amount of materials constituting the molded board. By keeping the content of hydraulic material within this range, it is possible to improve the physical properties of the molded board, such as bending strength and peel strength, and to prevent the molded board from becoming too high in bulk density, thereby improving workability during construction.
(珪酸質材料)
珪酸質材料としては、例えば、珪砂、珪石粉、シリカヒューム、フライアッシュ、珪藻土、層状ケイ酸塩(例えば、マイカ、タルク、カオリン、ベントナイト)、パーライト、ワラストナイト、軽量骨材(例えばフライアッシュバルーン、パーライト、シラスバルーン、ガラス発泡体等)、等のSiO2を多く含む材料が挙げられる。これらの珪酸質材料は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。タルクやマイカ、ワラストナイトは後述の補強繊維材料としても用いることができる。
(siliceous material)
Examples of siliceous materials include materials containing a large amount of SiO2, such as silica sand, silica powder, silica fume, fly ash, diatomaceous earth, layered silicates (e.g., mica, talc, kaolin, bentonite), perlite, wollastonite, and lightweight aggregates (e.g., fly ash balloons, perlite, shirasu balloons, glass foam, etc.). These siliceous materials can be used alone or in combination of two or more. Talc, mica, and wollastonite can also be used as reinforcing fiber materials, which will be described later.
珪酸質材料の含有量は、成形板を構成する材料の全量を基準として、10質量%以上55質量%以下が好ましく、12質量%以上50質量%以下がより好ましく、15質量%以上45質量%以下がさらに好ましい。珪酸質材料の含有量が前記範囲にあれば、成形板の曲げ強さ、嵩比重、吸水率、寸法安定性等を目的の範囲に設定することが可能となる。なお、珪酸質材料として、パーライト、フライアッシュバルーン、シラスバルーン等の単位容積質量が0.5g/cm3以下の軽量骨材を配合する場合、嵩比重が軽くなりすぎ、曲げ強さや剥離強さ等の強度が弱くなることを防ぐため、成形板を構成する材料の全量を基準として、軽量骨材の含有量が20質量%以下となるよう、他の珪酸質材料を併用することが好ましい。 The content of the siliceous material is preferably 10% by mass or more and 55% by mass or less, more preferably 12% by mass or more and 50% by mass or less, and even more preferably 15% by mass or more and 45% by mass or less, based on the total amount of materials constituting the molded board. If the content of the siliceous material is within the above range, it is possible to set the bending strength, bulk density, water absorption, dimensional stability, etc. of the molded board within the desired range. Note that when lightweight aggregates with a unit volume mass of 0.5 g/cm3 or less, such as perlite, fly ash balloons, and shirasu balloons, are blended as the siliceous material, it is preferable to use other siliceous materials in combination so that the content of the lightweight aggregate is 20% by mass or less , based on the total amount of materials constituting the molded board, in order to prevent the bulk density from becoming too low and weakening strength such as bending strength and peel strength.
(補強繊維材料)
補強繊維材料としては、例えば、針葉樹パルプ、広葉樹パルプ、これらをフィブリル化したパルプ、古紙を解繊したパルプ等のパルプ類、ビニロン繊維、アクリロニトリル繊維、ポリプロピレン繊維等の有機補強繊維材料、ロックウール、ガラス繊維等の無機補強繊維材料を使用することができる。これらの補強繊維材料は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することが可能である。
(Reinforcing fiber material)
Examples of reinforcing fiber materials that can be used include pulps such as softwood pulp, hardwood pulp, fibrillated pulps thereof, and pulp obtained by defibrating waste paper, organic reinforcing fiber materials such as vinylon fiber, acrylonitrile fiber, and polypropylene fiber, and inorganic reinforcing fiber materials such as rock wool and glass fiber. These reinforcing fiber materials can be used alone or in combination of two or more.
成形板の強度の向上、靭性の付与のため、補強繊維材料の含有量は、成形板を構成する材料の全量を基準として、2質量%以上30質量%以下が好ましく、3質量%以上26質量%以下であることがより好ましく、4質量%以上22質量%以下であることがさらに好ましい。補強繊維材料の含有量を前記範囲内とすることで、十分な補強効果を発揮しつつ、成形板表面に繊維が突出することを抑制して平滑性を向上させることができる。平均長が1mm~50mmの無機補強繊維材料を補強繊維材料として配合する場合は、成形板の平滑性を良好にするために、成形板を構成する材料の全量を基準として、その含有量が10質量%以下となるように他の補強繊維材料を併用することが好ましい。 To improve the strength and toughness of the molded board, the content of the reinforcing fiber material is preferably 2% by mass or more and 30% by mass or less, more preferably 3% by mass or more and 26% by mass or less, and even more preferably 4% by mass or more and 22% by mass or less, based on the total amount of materials constituting the molded board. By keeping the content of the reinforcing fiber material within this range, it is possible to achieve sufficient reinforcing effect while suppressing the protrusion of fibers from the surface of the molded board, thereby improving smoothness. When inorganic reinforcing fiber material with an average length of 1 mm to 50 mm is blended as the reinforcing fiber material, it is preferable to use other reinforcing fiber materials in combination so that the content is 10% by mass or less, based on the total amount of materials constituting the molded board, in order to improve the smoothness of the molded board.
(炭酸カルシウム)
炭酸カルシウムとしては、上述の炭酸カルシウムを好適に採用することができる。
(Calcium carbonate)
As the calcium carbonate, the above-mentioned calcium carbonate can be suitably used.
炭酸カルシウムの含有量は、成形板を構成する材料の全量を基準として、5質量%以上60質量%以下が好ましく、8質量%以上55質量%以下がより好ましく、12質量%以上50質量%以下がさらに好ましい。低熱伝導性の炭酸カルシウムを前記範囲の含有量で配合することにより、成形板の強度や耐火性を向上させることができる The calcium carbonate content is preferably 5% to 60% by mass, more preferably 8% to 55% by mass, and even more preferably 12% to 50% by mass, based on the total amount of materials constituting the molded board. By incorporating low-thermal-conductivity calcium carbonate within this range, the strength and fire resistance of the molded board can be improved.
(任意成分)
成形板には、前記材料の他に、様々な機能を付与するために、樹脂中空体、木片、木粉、樹脂粉末、消泡剤、凝集剤、撥水剤、増粘剤(メチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等)、分散剤等の材料を、目的に応じて種々配合することが可能である。また、成形板を加工する際に発生する端材等を粉砕したリサイクル材を適宜添加して使用することも可能である。
(optional ingredient)
In addition to the above materials, various materials can be blended into the molded board depending on the purpose to impart various functions, such as hollow resin bodies, wood chips, wood flour, resin powder, antifoaming agents, flocculants, water repellents, thickeners (methyl cellulose, hydroxyethyl methyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, etc.), dispersants, etc. It is also possible to add recycled materials made by crushing scraps generated during the processing of the molded board as appropriate.
前記成形板のかさ密度は、0.7g/cm3以上2.0g/cm3以下であることが好ましく、0.8g/cm3以上1.8g/cm3以下であることがより好ましく、0.9g/cm3以上1.6g/cm3以下であることがさらに好ましい。 The bulk density of the molded plate is preferably 0.7 g/cm 3 or more and 2.0 g/cm 3 or less, more preferably 0.8 g/cm 3 or more and 1.8 g/cm 3 or less, and even more preferably 0.9 g/cm 3 or more and 1.6 g/cm 3 or less.
(成形板の製造方法)
本実施形態に係る成形板の製造方法については特に限定はされず、一般的に用いられている抄造法、押出成形法、フローオン成形法、流し込み成形法、プレス(圧縮)成形等を用いることができる。成形板は、これらの方法で成形したグリーンシートをプレス脱水またはエンボス等による柄付け加工した後、常温養生、蒸気養生、オートクレーブ養生等で養生して得ることが可能である。さらに、乾燥を行い、必要に応じて形状加工や塗装を行ってもよい。
(Method for manufacturing molded plate)
The method for producing the molded plate according to this embodiment is not particularly limited, and commonly used methods such as papermaking, extrusion molding, flow-on molding, casting, and press (compression) molding can be used. The molded plate can be obtained by subjecting a green sheet molded by these methods to press dehydration or patterning by embossing, etc., followed by curing at room temperature, steam curing, autoclave curing, etc. The molded plate can then be dried and, if necessary, shaped or painted.
(成形板の用途)
成形板の用途は特に限定されず、築壁材、床材、屋根材、各種ボード、外部装飾部材、建具等の内外装仕上げ材、シール材、断熱材、吸音材、防水用材等の性能維持材として好適に用いることができる。成形板は、セメント質材料を含むセメント系成形板であることが好ましく、けい酸カルシウム成形体がより好ましい。
(Uses of molded plates)
The uses of the molded board are not particularly limited, and it can be suitably used as a performance maintaining material for wall construction, flooring, roofing, various boards, exterior decorative members, interior and exterior finishing materials such as fittings, sealing materials, heat insulating materials, sound absorbing materials, waterproofing materials, etc. The molded board is preferably a cementitious molded board containing a cementitious material, and more preferably a calcium silicate molded body.
以下、本発明に関し実施例を用いて詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、物性等の測定と評価は、次のようにして行なった。 The present invention will be described in detail below using examples, but the present invention is not limited to the following examples as long as it does not deviate from the gist of the invention. Measurements and evaluations of physical properties, etc. were carried out as follows.
[海水及び利用水の分析]
神島化学工業株式会社近郊の瀬戸内海で採取した海水、及び、同社の水酸化マグネシウムの製造工程から排出される利用水のそれぞれの成分およびpHを分析した結果を表1に示す。ここで利用水とは、海水中に約1300ppm含有するMg2+とアルカリ剤(水酸化カルシウム等)とを反応させて水酸化マグネシウム「Mg(OH)2」を析出・回収した残りの上澄み液のことである。海水及び利用水中の成分分析は、Ca2+をICP-AES法(日立ハイテクサイエンス(株)製、誘導結合プラズマ発光分光分析装置SPECTROBLUE FMS36型)で測定した。また、海水及び利用水のpHはpHメータ(東亜DKK(株)製、本体:マルチ水質計MM-43X、pH電極:GST5841C型)を用いて測定した。
[Analysis of seawater and used water]
Table 1 shows the results of analyzing the components and pH of seawater collected from the Seto Inland Sea near Konoshima Chemical Co., Ltd. and the used water discharged from the company's magnesium hydroxide manufacturing process. The used water here refers to the supernatant remaining after reacting Mg 2+ , which is present in seawater at approximately 1,300 ppm, with an alkaline agent (such as calcium hydroxide) to precipitate and recover magnesium hydroxide "Mg(OH) 2 ." The components of the seawater and used water were analyzed by measuring Ca 2+ using ICP-AES (Hitachi High-Tech Science Corporation, inductively coupled plasma atomic emission spectrometer, SPECTROBLUE FMS36). The pH of the seawater and used water was also measured using a pH meter (Toa DKK Corporation, main unit: multi-water quality meter MM-43X, pH electrode: GST5841C).
[原料、炭酸カルシウム(フィラー)、及び樹脂組成物の評価]
実施例及び比較例で得られた炭酸カルシウム等について、以下のような分析を行った。各分析結果を表2~3及び図1~7に示す。
[Evaluation of raw materials, calcium carbonate (filler), and resin composition]
The calcium carbonate and other materials obtained in the Examples and Comparative Examples were subjected to the following analyses. The results of the analyses are shown in Tables 2 and 3 and Figures 1 to 7.
(1)BET比表面積
8連式プリヒートユニット(MOUNTECH社製)を用いて窒素ガス雰囲気下、約130℃、約30分間で前処理した試料粉末を、BET比表面積測定装置としてMacsorb HM Model-1208(MOUNTECH社製)を用いて、窒素ガス吸着法で、BET比表面積(m2/g)を測定した。
(1) BET Specific Surface Area A sample powder was pretreated in a nitrogen gas atmosphere at about 130°C for about 30 minutes using an 8-tube preheat unit (manufactured by MOUNTECH), and the BET specific surface area (m 2 /g) was measured by the nitrogen gas adsorption method using a Macsorb HM Model-1208 (manufactured by MOUNTECH) as a BET specific surface area measuring device.
(2)レーザー回折法による平均粒子径
エタノール50mLを100mL容量のビーカーに採り、約0.2gの試料粉末を入れ、3分間の超音波処理(トミー精工社製 UD-201)を施して分散液を調製した。この調製液をレーザー回折法-粒度分布計(日機装株式会社製 Microtrac HRA Model 9320-X100)を用いて、体積基準のD50値を平均粒子径(μm)として、測定した。
(2) Average particle size by laser diffraction method 50 mL of ethanol was placed in a 100 mL beaker, about 0.2 g of sample powder was added, and a dispersion was prepared by ultrasonic treatment (UD-201, manufactured by Tomy Seiko Co., Ltd.) for 3 minutes. This prepared solution was measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer (Microtrac HRA Model 9320-X100, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) to measure the volume-based D50 value as the average particle size (μm).
(3)XRD測定
所定の試料台に試料粉末をスパチュラのヘラで圧粉固着させた後、XRD装置(リガク株式会社製MiniFlex600-C)を用いて測定を行い、結晶物質としての同定解析を行った。
(3) XRD Measurement The sample powder was pressed and fixed onto a predetermined sample stage with a spatula, and then measured using an XRD device (MiniFlex600-C manufactured by Rigaku Corporation) to perform identification analysis as a crystalline substance.
(4)走査電子顕微鏡
アルミ試料台上に両面テープを貼り付け、その上から試料粉末をスパチュラのヘラでなぞるように塗布した。白金蒸着を行った後、試料粉末の粒子像を走査電子顕微鏡(FE-SEM:日立製作所株式会社製S-4700)を用いて5千倍の写真を撮った。図1~図7にSEM写真を示す。
(4) Scanning Electron Microscope Double-sided tape was attached to an aluminum sample stage, and the sample powder was applied to the tape by tracing it with a spatula. After platinum deposition, particle images of the sample powder were photographed at 5,000 magnifications using a scanning electron microscope (FE-SEM: S-4700 manufactured by Hitachi, Ltd.). SEM photographs are shown in Figures 1 to 7.
(5)変動係数の測定
前記(4)で得られたSEM写真について、画像解析ソフト(Image J)を用いて、写真中の粒子20個を無作為に選択し、一次粒子径(一次粒子の最長径)の平均値(dpri)及び標準偏差(σpri)を求めた。ここで、一次粒子の最長径は、測定対象粒子の寸法を各方角から測定して、粒子の寸法が最も大きくなる方向の粒子の寸法(即ち、最長径)とした。さらに、下記式により、一次粒子径の変動係数を求めた。
変動係数=(σpri/dpri)×100
(式中、σpriは電子顕微鏡画像による一次粒子径の標準偏差(μm)であり、dpriは電子顕微鏡画像による一次粒子径の平均値(μm)である。)
(5) Measurement of Coefficient of Variation Twenty particles were randomly selected from the SEM photograph obtained in (4) above, and the average value (d pri ) and standard deviation (σ pri ) of the primary particle diameter (longest diameter of the primary particles) were determined using image analysis software (Image J). Here, the longest diameter of the primary particles was determined by measuring the dimensions of the particles to be measured from all directions and taking the dimension of the particle in the direction in which the particle size was largest (i.e., the longest diameter). Furthermore, the coefficient of variation of the primary particle diameter was calculated using the following formula.
Coefficient of variation=(σ pri /d pri )×100
(In the formula, σ pri is the standard deviation (μm) of the primary particle diameter in the electron microscope image, and d pri is the average value (μm) of the primary particle diameter in the electron microscope image.)
(6)単分散度の測定
前記(4)で得られたSEM写真について、画像解析ソフト(Image J)を用いて、写真中の粒子20個を無作為に選択し、一次粒子径(一次粒子の最長径)の平均値を求めた。さらに、(2)レーザー回折法による平均粒子径とともに単分散度を下記式にて求めた。
単分散度=(dpri/dave)×100
(式中、dpriは電子顕微鏡画像による一次粒子径の平均値(μm)であり、daveはレーザー回折法による平均粒子径(μm)である。)
(6) Measurement of monodispersity: Twenty particles were randomly selected from the SEM photograph obtained in (4) above, and the average value of the primary particle diameter (the longest diameter of the primary particles) was calculated using image analysis software (Image J). Furthermore, (2) the average particle diameter measured by the laser diffraction method and the monodispersity were calculated using the following formula:
Monodispersity=(d pri /d ave )×100
(In the formula, d pri is the average primary particle diameter (μm) measured by an electron microscope image, and d ave is the average particle diameter (μm) measured by a laser diffraction method.)
(7)曲げ試験(曲げ応力、弾性率)
ポリオレフィン樹脂としてPP(ポリプロピレン)樹脂(商品名:BC-6D、メーカー:日本ポリプロ株式会社)を用いた。PP樹脂100質量部に対して、後述の炭酸カルシウム(フィラー)の粉末20質量部を、ラボプラストミル(東洋精機製)により、180℃で5分間溶融混練して得た混練物を180℃でプレス成型して、厚み3mmのシート成形体を作成した。このシート成形体から短冊状に打ち抜いた試験片(長さ120mm、幅13mm)を用いて、3点曲げ試験(JIS-K-7171)に準拠して、曲げ最大応力と弾性率を測定した。目標値は、曲げ応力で33N/mm2以上、弾性率で1400N/mm2以上とした。
(7) Bending test (bending stress, elastic modulus)
PP (polypropylene) resin (trade name: BC-6D, manufacturer: Japan Polypropylene Corporation) was used as the polyolefin resin. 20 parts by mass of calcium carbonate (filler) powder, described below, was melt-kneaded for 5 minutes at 180 ° C. using a Labo Plastomill (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho) with respect to 100 parts by mass of PP resin. The resulting mixture was press-molded at 180 ° C. to produce a 3 mm thick sheet molded body. Using test pieces (length 120 mm, width 13 mm) punched into strips from this sheet molded body, the maximum bending stress and elastic modulus were measured in accordance with the three-point bending test (JIS-K-7171). The target values were a bending stress of 33 N/mm 2 or more and an elastic modulus of 1400 N/mm 2 or more.
[実施例1]
神島化学工業株式会社内で排出される利用水6Lを、邪魔板付き8L容量SUS容器に入れ、室温25℃下で、タービン翼を1段備えた攪拌機を用いて回転速度350rpmで攪拌した。攪拌下に同社内で発生する廃棄水酸化マグネシウム「Mg(OH)2」の粉末(BET比表面積:38m2/g、平均粒子径:3.5μm)を21.8g添加し(Mg/Ca2+モル比:1.0)、その直後にpHメータで測定したところ、pH値は10.1を示した。LNGを燃料とする水蒸気製造用ボイラーの排気出口に排ガス取り出し用配管を繋げ、ラボ用ブロアーを用いて排気ガスを引き込みながら、CO2濃度測定器(新コスモス電機株式会社製XP-3140)で測定したところ、CO2濃度は10体積%を示した。前述した8L容量SUS容器内にラボ用ブロアーを用いて速度3.3L/minで排ガス導入して4時間反応させた。その後、ろ過、固形分の約5倍の水で洗浄し、110℃で12時間乾燥し、生成物の試料粉末を得た。
[Example 1]
Six liters of water discharged from Konoshima Chemical Co., Ltd. was placed in an 8-liter SUS container with a baffle and stirred at 350 rpm using a stirrer equipped with one turbine blade at room temperature of 25°C. While stirring, 21.8 g of waste magnesium hydroxide "Mg(OH) 2 " powder (BET specific surface area: 38 m2 /g, average particle size: 3.5 μm) generated within the company was added (Mg/Ca2 + molar ratio: 1.0). Immediately after addition, a pH meter measurement revealed a pH of 10.1. A flue gas extraction pipe was connected to the exhaust outlet of an LNG-fueled steam production boiler. A laboratory blower was used to draw in the flue gas. Measurements using a CO2 concentration meter (XP-3140, manufactured by New Cosmos Electric Co., Ltd.) revealed a CO2 concentration of 10% by volume. The exhaust gas was introduced into the aforementioned 8 L SUS vessel using a laboratory blower at a rate of 3.3 L/min, and the reaction was carried out for 4 hours. Thereafter, the mixture was filtered, washed with water in an amount approximately five times the solid content, and dried at 110°C for 12 hours to obtain a sample powder of the product.
[実施例2]
神島化学工業株式会社近郊の瀬戸内海で採取した海水38Lを邪魔板付き50L容量SUS容器に入れた後、同社内で発生する廃棄酸化マグネシウム「MgO」の集塵粉末(BET比表面積:75m2/g、平均粒子径:3.3μm)15.0gを純水200mLに分散させたスラリーを添加し(Mg/Ca2+モル比:1.0)、その直後のpH値は10.0を示した。それ以外は、実施例1と同様な操作を行って生成物の試料粉末を得た。
[Example 2]
38 L of seawater collected from the Seto Inland Sea near Konoshima Chemical Co., Ltd. was placed in a 50 L SUS vessel equipped with a baffle, and then a slurry prepared by dispersing 15.0 g of dust powder (BET specific surface area: 75 m 2 /g, average particle size: 3.3 μm) of waste magnesium oxide "MgO" generated within the company in 200 mL of pure water was added (Mg/Ca 2+ molar ratio: 1.0), and the pH immediately afterwards was 10.0. Except for this, the same operation as in Example 1 was carried out to obtain a sample powder of the product.
[実施例3]
LPGを燃料とする熱風乾燥機の排気出口に排ガス取り出し用配管を繋げ、ラボ用ブロアーを用いて排気ガスを引き込みながら、CO2濃度検知管(株式会社ガステック製No.2H)で測定したところ、CO2濃度は2体積%を示した。前述した8L容量SUS容器内にラボ用ブロアーを用いて速度15.3L/minで排ガス導入したこと以外は、実施例1と同様な操作を行って生成物の試料粉末を得た。
[Example 3]
A flue gas extraction pipe was connected to the exhaust outlet of an LPG-fueled hot air dryer, and the exhaust gas was drawn in using a laboratory blower. Measurements were made with a CO2 concentration detector tube (No. 2H, manufactured by Gastec Corporation), which showed a CO2 concentration of 2% by volume. A sample powder of the product was obtained by the same procedure as in Example 1, except that the flue gas was introduced into the aforementioned 8-liter SUS container at a rate of 15.3 L/min using the laboratory blower.
[実施例4]
同社内で発生する廃棄水酸化マグネシウム「Mg(OH)2」の粉末の165.3gを純水6Lに分散させたスラリーを邪魔板付き8L容量SUS容器に入れ、室温25℃下で、ラボ用ブロアーを用いて速度3.3L/minで排ガス導入し、120分間反応させて中性炭酸マグネシウム(MgCO3・3H2O)のスラリーを得た。このスラリー1Lを直径8mmφのジルコニアボールが1kg充填された4L容量ポットミルに投入し、回転数90rpmで24時間湿式粉砕した。湿式粉砕後のスラリーの一部をろ過、乾燥して得られた中性炭酸マグネシウムのBET比表面積は21m2/g、平均粒子径は7.8μmであった。前記した8L容量SUS容器に利用水6Lと、前記した湿式粉砕後の中性炭酸マグネシウムのスラリーを「MgCO3・3H2O」分が51.7gとなるように添加した。その直後のpH値は9.3を示した。その後、撹拌を1時間行って反応を完了させたこと以外は、実施例1と同様な操作を行って生成物の試料粉末を得た。
[Example 4]
A slurry of 165.3 g of waste magnesium hydroxide powder (Mg(OH) 2 ) generated in-house was dispersed in 6 L of pure water and placed in an 8 L SUS container with a baffle. Exhaust gas was introduced at a rate of 3.3 L/min using a laboratory blower at room temperature of 25°C, and the mixture was allowed to react for 120 minutes to produce a slurry of neutral magnesium carbonate ( MgCO3.3H2O ). One liter of this slurry was placed in a 4 L pot mill packed with 1 kg of 8 mm diameter zirconia balls and wet-ground at 90 rpm for 24 hours. A portion of the wet-ground slurry was filtered and dried to obtain neutral magnesium carbonate with a BET specific surface area of 21 m2 /g and an average particle size of 7.8 μm. To the 8 L SUS container, 6 L of water was added and the above-mentioned wet-pulverized neutral magnesium carbonate slurry was added so that the " MgCO3.3H2O " content was 51.7 g . The pH value immediately after addition was 9.3. The same procedure as in Example 1 was then carried out, except that the reaction was completed by stirring for 1 hour, to obtain a sample powder of the product.
[実施例5]
天然鉱物であるブルーサイト鉱石の粗砕品(2mmアンダー品)を250gおよび純水1Lを、直径8mmφのジルコニアボールが1kg充填された4L容量ポットミルに投入し、回転数90rpmで24時間湿式粉砕した。湿式粉砕後のスラリーの一部をろ過、乾燥して得られたブルーサイトのBET比表面積は15m2/g、平均粒子径は3.8μmであった。前記した8L容量SUS容器に利用水6Lと、前記した湿式粉砕後のブルーサイトのスラリーを「Mg(OH)2」分が22.0gとなるように添加した。その直後のpH値は10.6を示した。それ以外は、実施例1と同様な操作を行って生成物の試料粉末を得た。
[Example 5]
250 g of coarsely crushed brucite ore (under 2 mm) and 1 L of pure water were placed in a 4 L pot mill filled with 1 kg of 8 mm diameter zirconia balls and wet-ground for 24 hours at 90 rpm. A portion of the wet-ground slurry was filtered and dried to obtain brucite with a BET specific surface area of 15 m 2 /g and an average particle size of 3.8 μm. 6 L of water and the wet-ground brucite slurry were added to the 8 L SUS container so that the "Mg(OH) 2 " content was 22.0 g. The pH immediately after addition was 10.6. Otherwise, the same procedures as in Example 1 were repeated to obtain a sample powder of the product.
[比較例1]
同社内で排出される利用水6Lを、邪魔板付き8L容量SUS容器に入れ、さらに同社内で発生する生石灰水和滓「Ca(OH)2」(生石灰を水和した後の45μm篩別オーバーした滓、BET比表面積:14m2/g、平均粒子径:50μm)を27.7g添加し混合した(Ca/Ca2+モル比:1.0)。その直後のpH値は12.6を示した。それ以外は、実施例1と同様な操作を行って生成物の試料粉末を得た。
[Comparative Example 1]
Six liters of water discharged from the company was placed in an 8-liter SUS container with a baffle, and 27.7 g of quicklime hydrate slag "Ca(OH) 2 " generated in the company (slag that passed a 45 μm sieve after hydrating quicklime, BET specific surface area: 14 m2 /g, average particle size: 50 μm) was added and mixed (Ca/Ca2 + molar ratio: 1.0). The pH value immediately after mixing was 12.6. Except for this, the same procedure as in Example 1 was performed to obtain a sample powder of the product.
[比較例2]
消石灰粉末をCaO換算で6980g、アラゴナイトの種結晶粉末を630g、および、リン酸水素二ナトリウム・12水和物を500g準備し、それぞれ水180Lを予め張った邪魔板付き220L容量SUS容器内に撹拌下に投入して原料の混合スラリーを調製した。その後70℃まで昇温し、その温度下でタービン翼を1段備えた攪拌機を用いて回転速度150rpmで攪拌した。LNGを燃料とする水蒸気製造用ボイラーの排気出口に排ガス取り出し用配管を繋げ、試験用ブロアーを用いて排気ガスを引き込みながら、CO2濃度測定器(新コスモス電機株式会社製XP-3140)で測定したところ、CO2濃度は10体積%を示した。前述した220L容量SUS容器内に試験用ブロアーを用いて速度100L/minで排ガス導入して7時間反応させた。その後、ろ過し、固形分に対して約5倍の水で洗浄し、110℃で24時間乾燥、粉砕し、生成物の試料粉末を得た。
[Comparative Example 2]
6980 g of slaked lime powder (calculated as CaO), 630 g of aragonite seed crystal powder, and 500 g of disodium hydrogen phosphate dodecahydrate were prepared and each was stirred into a 220 L SUS vessel equipped with a baffle and pre-filled with 180 L of water to prepare a mixed slurry of raw materials. The mixture was then heated to 70 °C and stirred at 150 rpm using a stirrer equipped with one turbine blade at that temperature. A flue gas extraction pipe was connected to the exhaust outlet of an LNG-fueled steam production boiler. While drawing in the exhaust gas using a test blower, the CO2 concentration was measured using a CO2 concentration meter (XP-3140 manufactured by New Cosmos Electric Co., Ltd.). The CO2 concentration was 10% by volume. The flue gas was introduced into the aforementioned 220 L SUS vessel using a test blower at a rate of 100 L/min, and the reaction was carried out for 7 hours. Thereafter, the solid was filtered, washed with about 5 times the amount of water relative to the solid content, dried at 110° C. for 24 hours, and pulverized to obtain a powder sample of the product.
表2及び表3に示すように、実施例で得られた炭酸カルシウムは比較例より小粒径で、一次粒子径のバラツキが少なく、かつ分散性が良好であったことが分かる。また、炭酸カルシウムをフィラーとして配合した樹脂組成物の物性についても比較例より向上したことが分かる。 As shown in Tables 2 and 3, the calcium carbonate obtained in the Examples had smaller particle sizes than the Comparative Examples, less variation in primary particle size, and better dispersibility. It can also be seen that the physical properties of the resin compositions containing calcium carbonate as a filler were improved compared to the Comparative Examples.
≪コンクリート用途の評価≫
実施例1(球状多面体)及び比較例2(針状)の炭酸カルシウムを用い、P漏斗流下時間の測定、並びにセメント成形体の製造及び圧縮強度試験を行った。結果を表5に示す。なお、表5中、「-」は評価を行えなったことを示す。下表中、表5を除き、「-」は該当する成分を用いなかったことを示す。
<Evaluation for concrete use>
Using the calcium carbonate of Example 1 (spherical polyhedron) and Comparative Example 2 (acicular), measurements of P funnel flow time, production of cement molded bodies, and compressive strength tests were carried out. The results are shown in Table 5. In Table 5, "-" indicates that evaluation could not be performed. In the tables below, except for Table 5, "-" indicates that the corresponding component was not used.
<P漏斗流下時間>
(調製例1)セメントミルク1の作製
セメント(トクヤマ社製、「普通ポルトランドセメント(N)」)2kgを水1600mLに20秒程度で投入し、投入開始から3分間撹拌機(ヤマト科学株式会社製、「ラボスターラ(LR500B)」)で混合した。撹拌を停止し3分間静置した後、人手で攪拌棒(アズワン株式会社製、「攪拌棒(POM製)φ10×300mm」)により10回かき混ぜてセメントミルク1を作製した。
<P funnel flow time>
(Preparation Example 1) Preparation of Cement Milk 1 2 kg of cement (Tokuyama Corporation, "Normal Portland Cement (N)") was added to 1600 mL of water over approximately 20 seconds, and mixed for 3 minutes from the start of addition using a stirrer (Yamato Scientific Co., Ltd., "Labo Stirrer (LR500B)"). After stopping the stirring and leaving it to stand for 3 minutes, the mixture was manually stirred 10 times using a stirring rod (As One Corporation, "Stirring rod (POM) φ10 × 300 mm") to prepare cement milk 1.
(調製例2~7)セメントミルク2~7の作製
下記表4に示す種類及び量の炭酸カルシウムを水1600mLに投入し、人手で前記攪拌棒により30秒程度撹拌した後、前記撹拌機を用いて400rpmで撹拌して混合物を得た。この混合物にセメント(トクヤマ社製、「普通ポルトランドセメント(N)」)2kgを20秒程度で投入し、投入開始から3分間前記撹拌機で混合した。撹拌を停止し3分間静置した後、人手で前記攪拌棒により10回かき混ぜてセメントミルク2~7を作製した。
(Preparation Examples 2 to 7) Preparation of Cement Milks 2 to 7 The types and amounts of calcium carbonate shown in Table 4 below were added to 1600 mL of water, and the mixture was stirred manually with the stirring rod for approximately 30 seconds, and then stirred at 400 rpm using the stirrer to obtain a mixture. 2 kg of cement (Tokuyama Corporation, "Ordinary Portland Cement (N)") was added to this mixture over approximately 20 seconds, and mixed with the stirrer for 3 minutes from the start of addition. Stirring was stopped and the mixture was allowed to stand for 3 minutes, after which cement milks 2 to 7 were prepared by manually stirring 10 times with the stirring rod.
<P漏斗流下時間試験方法>
「プレパックドコンクリートの注入モルタルの流動性試験方法(P漏斗による方法)」(JSCE-F521-1999)に準拠して、P漏斗流下時間を測定した。P漏斗の排出口を指で押さえ、P漏斗の標線まで前記調製した各セメントミルクを注ぎ(1750ml)、タイムウォッチで指を離すと同時に測定を始め、P漏斗からセメントミルクが排出されるまでの時間を測定した。
<P funnel flow time test method>
The P funnel flow time was measured in accordance with "Test method for fluidity of injection mortar for prepacked concrete (method using P funnel)" (JSCE-F521-1999). The outlet of the P funnel was held with a finger, and each of the prepared cement milks was poured up to the marked line of the P funnel (1750 ml). Measurement was started as soon as the finger was released using a time watch, and the time until the cement milk was discharged from the P funnel was measured.
<セメント成形体の製造>
[実施例6-1]
円柱状のポリエチレン袋(直径約50mm×長さ約550mm×厚さ約0.05mm)の標線まで前記調製したセメントミルク1を400mL注ぎ込んだ。空気を可能な限り注入して封をした後、22℃に設定した恒温機内に吊り下げた。恒温機内に吊り下げたまま28日間放置し、内容物を硬化させることでセメント成形体を計3個製造した。得られたセメント成形体は円柱状であり、直径約5cm、長さ約20cmであった。
<Production of cement molded body>
[Example 6-1]
400 mL of the prepared cement milk 1 was poured into a cylindrical polyethylene bag (diameter approximately 50 mm × length approximately 550 mm × thickness approximately 0.05 mm) up to the marked line. After injecting as much air as possible and sealing the bag, the bag was hung in an incubator set at 22°C. The bag was left hanging in the incubator for 28 days to harden the contents, producing a total of three cement molded bodies. The resulting cement molded bodies were cylindrical, with a diameter of approximately 5 cm and a length of approximately 20 cm.
[実施例6-2~6-3及び比較例6-1~6-4]
下記表5に示すセメントミルクを用いたこと以外は、実施例6-1と同様にしてセメント成形体を製造した。なお、比較例6-4では、セメントミルクがP漏斗から排出されなかったことから、評価を行うことができなかった。
[Examples 6-2 to 6-3 and Comparative Examples 6-1 to 6-4]
A cement molded body was produced in the same manner as in Example 6-1, except that the cement milk shown in Table 5 below was used. In Comparative Example 6-4, the cement milk was not discharged from the P funnel, and therefore evaluation could not be performed.
(密度)
JIS A 5430:2008(見掛け密度試験)に準拠して、密度を測定した。
(density)
The density was measured in accordance with JIS A 5430:2008 (apparent density test).
(圧縮強度試験)
JIS A 1108:2018(コンクリートの圧縮試験方法)に準拠して、得られたセメント成形体の圧縮強度を測定した。
(Compression strength test)
The compressive strength of the obtained cement molded body was measured in accordance with JIS A 1108:2018 (compression test method for concrete).
実施例のセメント成形体では、炭酸カルシウムの含有量を増加させたとしても、炭酸カルシウムを配合していない比較例6-1に対し、大幅なP漏斗流下時間の増加を招来することがなく、良好な流動性を有していた。一方、比較例6-2~6-4では、流動性が大幅に低下した。 In the cement moldings of the examples, even though the calcium carbonate content was increased, there was no significant increase in the P funnel flow time compared to Comparative Example 6-1, which did not contain calcium carbonate, and they had good fluidity. On the other hand, in Comparative Examples 6-2 to 6-4, the fluidity was significantly reduced.
≪建材用途の評価≫
(成形板の製造)
以下の手順に沿って押出成形法により成形板を製造した。用いた成分の配合量は、特に示さない限り全て「質量部」を示す。下表中、「-」は該当する成分を用いなかったことを示す。
<Evaluation for building materials>
(Manufacturing of molded plates)
Molded plates were manufactured by extrusion molding according to the following procedure. The amounts of the components used are all expressed in "parts by mass" unless otherwise specified. In the table below, "-" indicates that the corresponding component was not used.
[実施例7-1]押出成形法による成形板の製造
下記表6に示す材料をオムニミキサーに投入し原料を3分間乾式攪拌した。炭酸カルシウムとして実施例1の炭酸カルシウムを用いた。次に、水を加えて2分間湿式攪拌した。湿式攪拌後の原料を石川時押出機で混練し、その後、石川時押出機で押出成形した。これにより長辺600mm×短辺190mm×厚さ13mm)の成形体を作製した。成形体を得た後、60℃/98%に設定した恒温恒湿機に投入し一次養生を行い、さらに9kgfに昇圧して12時間オートクレーブ養生を行った。成形体の両面をサンダーで研磨し厚さを12mmとすることで、成形板を作製した。
[Example 7-1] Production of molded plate by extrusion molding method The materials shown in Table 6 below were charged into an omnimixer, and the raw materials were dry-mixed for 3 minutes. The calcium carbonate from Example 1 was used as calcium carbonate. Next, water was added and wet-mixed for 2 minutes. The wet-mixed raw materials were kneaded in an Ishikawa extruder and then extrusion-molded using the Ishikawa extruder. This produced a molded body (long side 600 mm x short side 190 mm x thickness 13 mm). After obtaining the molded body, it was placed in a thermo-hygrostat set at 60°C/98% and subjected to primary curing, and then autoclave curing was performed for 12 hours at a pressure increased to 9 kgf. Both sides of the molded body were sanded with a sander to reduce the thickness to 12 mm, producing a molded plate.
[比較例7-1]押出成形法による成形板の製造
下記表6に示す材料及び含有量を用い、炭酸カルシウムを配合しなかったこと以外は、実施例7-1と同様にして成形板を得た。
Comparative Example 7-1 Production of molded plate by extrusion molding A molded plate was obtained in the same manner as in Example 7-1, except that the materials and contents shown in Table 6 below were used and calcium carbonate was not added.
<成形板の評価>
実施例及び比較例において押出成形法により作製した成形板について以下の評価を行った。結果を表4に示す。
<Evaluation of molded plates>
The molded plates produced by extrusion molding in the examples and comparative examples were evaluated as follows. The results are shown in Table 4.
(かさ密度)
かさ密度は、JIS A 5430に準拠して測定した。
(bulk density)
The bulk density was measured in accordance with JIS A 5430.
(3点曲げ試験)
3点曲げ試験は、JIS A 5430に準拠して測定した。その結果を成形板の強度(N/mm2)とした。
(Three-point bending test)
The three-point bending test was carried out in accordance with JIS A 5430. The results were taken as the strength (N/mm 2 ) of the molded plate.
(加熱試験)
加熱試験を次の装置及び手順で行った。図8は、加熱試験器を模式的に示す一部透視図である。図8に示すように、熱源として電熱器を使用して900℃前後で安定させることができるように、試験体と熱源との間を耐火材で組み上げ、熱電対で試験体の裏面の温度が測定できるようにした。具体的には、熱源設備として電熱器(1.2kwヒーター)を使用し,K熱電対及び温度調節器を接続した。また,各熱電対はデータロガーに接続した。試験体の加熱面側と熱源との距離は約70mmとなるように固定した。
(heating test)
The heating test was conducted using the following equipment and procedure. Figure 8 is a partial perspective view showing a schematic diagram of the heating tester. As shown in Figure 8, an electric heater was used as the heat source, and refractory material was installed between the test specimen and the heat source to stabilize the temperature at around 900 °C, and the temperature of the backside of the test specimen was measured with a thermocouple. Specifically, an electric heater (1.2 kW heater) was used as the heat source equipment, and a K-type thermocouple and a temperature controller were connected. Each thermocouple was also connected to a data logger. The distance between the heating surface of the test specimen and the heat source was fixed at approximately 70 mm.
試験手順は次のとおりであった。
(1)捨て板を設置し、902℃まで予備加熱を行った後、加熱を一旦した。
(2)加熱面側が200℃以下になってから試験体に挿し換えた。
(3)試験体の裏面(図中、上面)中央に熱電対をのせ、けい酸カルシウム板(約30mm×70mm)及び錘を乗せて固定した。
(4)加熱を開始し,所定時間(45分)放置し,表面側・裏面側の温度をデータロガーで記録する。この間、電熱器の温度設定は加熱面側で902℃とし、900℃を下限として温調器で管理した。また、データロガーの温度測定間隔は10秒毎とし、この間隔でデータを記録した。
(5)試験終了後,試験体を取り出し,以下の項目を測定した(試験前にも各項目を測定しておいた)。
・寸法:裏面及び加熱面の縦横の長さをノギスで測定した。試験前後での加熱面の面積(mm2)を算出し、下記式に基づいて加熱面収縮(%)を求めた。
加熱面収縮(%)={|S1-S0|/S0}×100
(式中、S0は試験前の加熱面の面積であり、S1は試験後の加熱面の面積である。)
・反り:鉄製定盤に試験体を置き、試験体各辺中央部の鉄製定盤からの高さをシックネスゲージで測定し、平均値(mm)をとった。この平均値を加熱後反り(mm)とした。
・試験前後試料の写真撮影(加熱前後で亀裂の程度が分かる写真)
The test procedure was as follows.
(1) A scrap board was placed, preheating was performed up to 902°C, and then heating was performed once.
(2) The test piece was inserted after the heated surface had cooled to below 200°C.
(3) A thermocouple was placed in the center of the back surface (top surface in the figure) of the test specimen, and a calcium silicate plate (approximately 30 mm x 70 mm) and a weight were placed on top and fixed in place.
(4) Heating was started, and the temperature of the front and back sides was recorded with a data logger after the specified time (45 minutes). During this time, the temperature of the electric heater was set to 902°C on the heating surface side, and was controlled with a temperature controller with a lower limit of 900°C. The data logger also measured the temperature every 10 seconds, and the data was recorded at this interval.
(5) After the test was completed, the test specimen was removed and the following items were measured (each item was also measured before the test):
Dimensions: The length and width of the back surface and heated surface were measured with a vernier caliper. The area (mm 2 ) of the heated surface before and after the test was calculated, and the heated surface shrinkage (%) was calculated based on the following formula.
Heating surface shrinkage (%) = {|S 1 -S 0 |/S 0 } × 100
(Wherein, S0 is the area of the heated surface before the test, and S1 is the area of the heated surface after the test.)
Warpage: The test specimen was placed on an iron surface plate, and the height of the center of each side of the test specimen from the iron surface plate was measured with a thickness gauge, and the average value (mm) was calculated. This average value was defined as the warpage (mm) after heating.
- Photographs of the sample before and after the test (photos showing the extent of cracks before and after heating)
実施例の成形板では、強度、加熱面収縮、加熱後反り及び加熱後反りのいずれも比較例に対して優れていた。また、実施例の成形板では、加熱後の亀裂は生じていなかった(図示せず)。
The molded plates of the Examples were superior to the Comparative Examples in all of strength, heated surface shrinkage, and post-heating warpage. In addition, the molded plates of the Examples did not develop cracks after heating (not shown).
Claims (8)
前記アルカリ剤は、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム又は中性炭酸マグネシウムであり、
前記炭酸カルシウムのレーザー回折法による平均粒子径が5μm以下である、炭酸カルシウムの製造方法。 A method for producing calcium carbonate, comprising a step of contacting seawater, calcium-containing water remaining after producing magnesium hydroxide from seawater, or a mixture thereof with an alkaline agent and a gas containing carbon dioxide at a pH of 9 or higher and lower than 11,
the alkaline agent is magnesium hydroxide, magnesium oxide, or neutral magnesium carbonate ;
The method for producing calcium carbonate, wherein the calcium carbonate has an average particle size of 5 μm or less as determined by a laser diffraction method.
1)前記海水、利用水又はこれらの混合物と前記アルカリ剤とを接触させた後、さらに前記ガスを接触させる。
2)前記アルカリ剤と前記ガスとを接触させた後、さらに前記海水、利用水又はこれらの混合物を接触させる。 2. The method for producing calcium carbonate according to claim 1, wherein the seawater, utilized water, or a mixture thereof, the alkaline agent, and the gas are contacted in the following order 1) or 2):
1) After the seawater, utilized water or a mixture thereof is brought into contact with the alkaline agent, the gas is further brought into contact with the seawater, utilized water or a mixture thereof.
2) After the alkaline agent and the gas are brought into contact with each other, the seawater, utilized water, or a mixture thereof is further brought into contact with each other.
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